JP6381134B2 - 電波到来角度検出装置、車両検出システム、電波到来角度検出方法及び車両誤検出防止方法 - Google Patents
電波到来角度検出装置、車両検出システム、電波到来角度検出方法及び車両誤検出防止方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6381134B2 JP6381134B2 JP2015074401A JP2015074401A JP6381134B2 JP 6381134 B2 JP6381134 B2 JP 6381134B2 JP 2015074401 A JP2015074401 A JP 2015074401A JP 2015074401 A JP2015074401 A JP 2015074401A JP 6381134 B2 JP6381134 B2 JP 6381134B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- antenna
- carrier
- subcarrier
- arrival angle
- unit
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S3/00—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received
- G01S3/02—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received using radio waves
- G01S3/14—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction
- G01S3/46—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction using antennas spaced apart and measuring phase or time difference between signals therefrom, i.e. path-difference systems
- G01S3/48—Systems for determining direction or deviation from predetermined direction using antennas spaced apart and measuring phase or time difference between signals therefrom, i.e. path-difference systems the waves arriving at the antennas being continuous or intermittent and the phase difference of signals derived therefrom being measured
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S3/00—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received
- G01S3/02—Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received using radio waves
- G01S3/04—Details
- G01S3/043—Receivers
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
- G01S5/02—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S5/00—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations
- G01S5/02—Position-fixing by co-ordinating two or more direction or position line determinations; Position-fixing by co-ordinating two or more distance determinations using radio waves
- G01S5/06—Position of source determined by co-ordinating a plurality of position lines defined by path-difference measurements
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04J—MULTIPLEX COMMUNICATION
- H04J11/00—Orthogonal multiplex systems, e.g. using WALSH codes
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L27/00—Modulated-carrier systems
- H04L27/26—Systems using multi-frequency codes
- H04L27/2601—Multicarrier modulation systems
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Radar, Positioning & Navigation (AREA)
- Remote Sensing (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Radar Systems Or Details Thereof (AREA)
- Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
Description
本発明は、電波到来角度検出装置、車両検出システム、電波到来角度検出方法及び車両誤検出防止方法に関する。
現在の無線式道路料金収受システムには、道路を通過する車両の検出を行う路側帯に設けられた車両検知器と、車両検知器を通過した車両に搭載された車載器と無線通信を行う路側アンテナを備えるものがある。このような無線式道路料金収受システムでは、車両検知器によって検出した車両と無線通信を行った車両とを同一とみなして車両を特定し、特定した車両に対して課金を行う仕組みとなっている。
現在の無線式道路料金収受システムでは、ＤＳＲＣ（Dedicated Short Range Communications）方式でアンテナと車載器間の通信が行われているが、次世代の無線式道路料金収受システムでは、ｗａｖｅ（IEEE802.11p）と呼ばれる無線通信の方式が採用されることが予定されている。ＤＳＲＣ方式は、単一の搬送波による通信であるが、ｗａｖｅ方式は、複数の搬送波を多重化したＯＦＤＭ（orthogonal frequency-division multiplexing）方式である。
なお、特許文献１には、ＯＦＤＭ方式における通信電波の到来角度を算出し、アンテナのメインローブをその角度に合わせることで通信品質を確保する方法について記載されている。
現在の無線式道路料金収受システムでは、車両検知器によって検知された車両Ａが、何らかの原因で路側アンテナと通信できない場合に、車両Ａの近くを走行していた別の車両Ｂが路側アンテナと通信を行ってしまうことがあった。そのような場合、無線式道路料金収受システムは、車両検知器によって検知された車両を車両Ｂと認識して、誤って車両Ｂに課金を行ってしまう可能性があった。この問題に対し、例えば、無線通信に用いる電波の到来角度などから車両を特定することも考えられるが、ＯＦＤＭ方式の搬送波は複数の副搬送波（サブキャリア）が多重化されているため、従来の到来角度算出方法を用いることができないという課題があった。
そこでこの発明は、上述の課題を解決することのできる電波到来角度検出装置、車両検出システム、電波到来角度検出方法及び車両誤検出防止方法を提供することを目的としている。
本発明の第１の態様によれば、電波到来角度検出装置は、異なる周波数を有する複数の副搬送波を多重化した搬送波である第一搬送波及び第二搬送波であって、第一アンテナが受信した前記第一搬送波と第二アンテナが受信した前記第二搬送波のそれぞれについて、前記第一搬送波及び前記第二搬送波が伝送する信号を構成する複数の単位信号のうち、単一の単位信号から抽出した部分信号を複数の前記副搬送波からなる副搬送波群に分解する搬送波分解部と、前記搬送波分解部が前記第一搬送波を分解して得られた第一副搬送波群から選択した第一副搬送波と前記搬送波分解部が前記第二搬送波を分解して得られた第二副搬送波群から選択した前記第一副搬送波と同一の周波数を有する第二副搬送波の位相差と、前記第一アンテナ及び前記第二アンテナの配置位置との幾何学的関係に基づいて、前記第一アンテナへの前記第一搬送波の到来角度または前記第二アンテナへの前記第二搬送波の到来角度を算出する到来角度算出部と、前記搬送波の周波数を中間周波数に変換する中間周波数帯変換部と、前記中間周波数帯変換部が変換した搬送波から所定の長さの部分信号を３つ以上、時間の経過に沿ってサンプリングする標本化部と、を備え、前記搬送波分解部は、前記標本化部が前記第一搬送波からサンプリングした３つ以上の部分信号のそれぞれを各部分信号に対応した第一副搬送波群に、前記第二搬送波からサンプリングした３つ以上の部分信号のそれぞれを各部分信号に対応した第二副搬送波群に分解し、前記到来角度算出部は、サンプリングした時刻を同じくする前記第一副搬送波群と前記第二副搬送波群の全ての組について、各組における前記第一副搬送波群から選択された前記第一副搬送波と前記第二副搬送波群から選択された前記第一副搬送波と同一の周波数を有する前記第二副搬送波を用いて算出された到来角度算出値を比較して、到来角度算出値の差分が所定の範囲内となる複数の到来角度算出値に基づいて前記到来角度を算出する。
本発明の第２の態様によれば、前記電波到来角度検出装置は、前記同一の周波数を有する前記第一副搬送波及び前記第二副搬送波の組を、複数の周波数について選択し、それぞれの周波数ごとに前記到来角度算出部が算出して得られた到来角度を平滑化する平滑化部、をさらに備える。
本発明の第３の態様によれば、前記電波到来角度検出装置は、アレイアンテナの備える複数のアンテナ素子で受信する前記搬送波に含まれる副搬送波の振幅及び位相に対する信号処理に基づいて前記搬送波の到来角度を算出する信号処理部、をさらに備える。
本発明の第４の態様によれば、前記電波到来角度検出装置は、２つ以上のアンテナそれぞれで受信する前記搬送波の受信時刻または電波強度を用いて前記搬送波の発信位置を算出する位置推定部、をさらに備え、前記到来角度算出部は、さらに前記発信位置と前記第一アンテナまたは前記第二アンテナの位置関係が示す前記発信位置に基づく前記搬送波の到来角度を用いて、前記到来角度を算出する。
本発明の第５の態様によれば、前記電波到来角度検出装置は、複数の前記副搬送波の間で比較した位相差または信号レベルの差の大きさに基づいて、前記到来角度の算出を行うか否かを判定する角度算出実行判定部、をさらに備え、前記到来角度算出部は、前記角度算出実行判定部が到来方向の算出を行うと判定した場合のみ前記到来方向の算出を行う。
本発明の第６の態様によれば、前記角度算出実行判定部は、同一の周波数を有する前記第一副搬送波と前記第二副搬送波の位相差または信号レベルの差の大きさが所定の閾値を超えると到来角度の算出を行わないと判定する。
本発明の第７の態様によれば、前記角度算出実行判定部は、前記第一副搬送波群または前記第二副搬送波群のうち少なくとも一方について、当該副搬送波群に含まれる複数の副搬送波の間で信号レベルを比較し、信号レベルの差の大きさが所定の閾値を超えると到来角度の算出を行わないと判定する。
本発明の第８の態様によれば、車両検出システムは、上記の何れか１つに記載の電波到来角度検出装置と、誤検知防止装置と、を備える車両検出システムであって、前記誤検知防止装置は、前記電波到来角度検出装置が算出した到来角度が、検出すべき車両が存在する位置に対応する所定の角度の範囲に含まれるか否かを判定する誤検出判定部、を備える。本発明の第９の態様によれば、車両検出システムは、異なる周波数を有する複数の副搬送波を多重化した搬送波である第一搬送波及び第二搬送波であって、第一アンテナが受信した前記第一搬送波と第二アンテナが受信した前記第二搬送波のそれぞれについて、前記第一搬送波及び前記第二搬送波が伝送する信号を構成する複数の単位信号のうち、単一の単位信号から抽出した部分信号を複数の前記副搬送波からなる副搬送波群に分解する搬送波分解部と、前記搬送波分解部が前記第一搬送波を分解して得られた第一副搬送波群から選択した第一副搬送波と前記搬送波分解部が前記第二搬送波を分解して得られた第二副搬送波群から選択した前記第一副搬送波と同一の周波数を有する第二副搬送波の位相差と、前記第一アンテナ及び前記第二アンテナの配置位置との幾何学的関係に基づいて、前記第一アンテナへの前記第一搬送波の到来角度または前記第二アンテナへの前記第二搬送波の到来角度を算出する到来角度算出部と、を備える電波到来角度検出装置と、前記電波到来角度検出装置が算出した到来角度が、車両が存在する位置に対応する所定の角度の範囲に含まれるか否かを判定する誤検出判定部、を備える、誤検知防止装置と、前記車両が走行する車線の上方に設けられた前記車両が搭載する車載器との間で通信を行うアンテナであって、地面に対して垂直方向上下となるように配置される第三アンテナおよび第四アンテナと、前記第四アンテナと地面に対して水平方向に並べて配置した第五アンテナと、を備え、前記電波到来角度検出装置は、前記第三アンテナを前記第一アンテナとし、前記第四アンテナを前記第二アンテナとした場合の前記第二アンテナへの前記第二搬送波の到来角度を算出し、前記第五アンテナを前記第一アンテナとし、前記第四アンテナを前記第二アンテナとした場合の前記第二アンテナへの前記第二搬送波の到来角度を算出する。
本発明の第１０の態様によれば、電波到来角度検出方法は、異なる周波数を有する複数の副搬送波を多重化した搬送波である第一搬送波及び第二搬送波であって、第一アンテナが受信した前記第一搬送波と第二アンテナが受信した前記第二搬送波のそれぞれについて、前記第一搬送波及び前記第二搬送波が伝送する信号を構成する複数の単位信号のうち、単一の単位信号から抽出した部分信号を複数の前記副搬送波からなる副搬送波群に分解するステップ、前記第一搬送波を分解して得られた第一副搬送波群から選択した第一副搬送波と前記第二搬送波を分解して得られた第二副搬送波群から選択した前記第一副搬送波と同一の周波数を有する第二副搬送波の位相差と、前記第一アンテナ及び前記第二アンテナの配置位置との幾何学的関係に基づいて、前記第一アンテナへの前記第一搬送波の到来角度または前記第二アンテナへの前記第二搬送波の到来角度を算出するステップ、前記搬送波の周波数を中間周波数に変換し、その変換した搬送波から所定の長さの部分信号を３つ以上、時間の経過に沿ってサンプリングするステップと、を含み、前記副搬送波群に分解するステップでは、前記時間の経過に沿ってサンプリングするステップによって前記第一搬送波からサンプリングした３つ以上の部分信号のそれぞれを各部分信号に対応した第一副搬送波群に分解し、また、前記時間の経過に沿ってサンプリングするステップによって前記第二搬送波からサンプリングした３つ以上の部分信号のそれぞれを各部分信号に対応した第二副搬送波群に分解し、前記到来角度を算出するステップでは、サンプリングした時刻を同じくする前記第一副搬送波群と前記第二副搬送波群の全ての組について、各組における前記第一副搬送波群から選択された前記第一副搬送波と前記第二副搬送波群から選択された前記第一副搬送波と同一の周波数を有する前記第二副搬送波を用いて算出された到来角度算出値を比較して、到来角度算出値の差分が所定の範囲内となる複数の到来角度算出値に基づいて前記到来角度を算出する。
本発明の第１１の態様によれば、車両誤検出防止方法は、第１０の態様に記載の電波到来角度検出方法によって到来角度を算出し、算出した前記到来角度が、検出すべき車両が存在する位置に対応する所定の角度の範囲に含まれるか否かを判定するステップ、を含む。
本発明によれば、ＯＦＤＭ方式の無線通信における搬送波の到来角度を検出することができる。これにより車両の誤検出を防止することができる。
＜第一実施形態＞
以下、本発明の第一実施形態による車両検出システムを図１〜図５を参照して説明する。
図１は、本発明に係る第一実施形態における車両検出システムの概要を示す図である。
図１（ａ）は、車両検出システム１を上から見た図である。図１（ｂ）は、車両検出システム１を横から見た図である。車両検出システム１は、道路の有料区間の入口などに設けられている。車両検出システム１は、車線Ｌ１を走行する車両Ａ１、Ａ２等に搭載された専用の車載器とＯＦＤＭ方式による無線通信を行い、有料区間に進入する車両を検出する。
以下、本発明の第一実施形態による車両検出システムを図１〜図５を参照して説明する。
図１は、本発明に係る第一実施形態における車両検出システムの概要を示す図である。
図１（ａ）は、車両検出システム１を上から見た図である。図１（ｂ）は、車両検出システム１を横から見た図である。車両検出システム１は、道路の有料区間の入口などに設けられている。車両検出システム１は、車線Ｌ１を走行する車両Ａ１、Ａ２等に搭載された専用の車載器とＯＦＤＭ方式による無線通信を行い、有料区間に進入する車両を検出する。
図１（ａ）、図１（ｂ）に示すように、車両検出システム１は、無線通信機４０と、車両検知器３０Ａ、車両検知器３０Ｂと、を備えている。車両検知器３０Ａ、車両検知器３０Ｂは、車線Ｌ１の路側に設けられ、車線Ｌ１を走行する車両Ａ１、Ａ２の車体の存在の有無を判別し、車両Ａ１、Ａ２一台分の通過を検出する。例えば、車両検知器３０Ａには投光器が設けられ、車両検知器３０Ｂには受光センサが設けられている。車両検知器３０Ｂの受光センサは、車線Ｌ１に進入した車両Ａが、車両検知器３０Ａの投光器から投光される光を遮ることで、車両Ａの通過を検出し、検出信号を後述する路側課金システム５０へ送信する。路側課金システム５０は、電子決済などによる課金処理を行う。
無線通信機４０は、有料区間入口付近の道路の上方に設けられ、車線Ｌ１上において予め規定された通信可能エリアＱ１に進入した車両Ａ１（の車載器）との間で課金処理用の無線通信を行う。無線通信機４０は、車両Ａ１との無線通信に用いる地面に対して垂直方向上下となるように配置された少なくとも２つのアンテナ（アンテナ４１Ａ、アンテナ４１Ｂ）を有している。後述するように、アンテナ４１Ａ、４１Ｂは、車両Ａ１に搭載される車載器からの電波の到来角度を検出するために用いられる。無線通信機４０は、通信可能エリアＱ１に進入した車両Ａ１との無線通信により、車両Ａ１の車載器に登録された車両Ａ１に対する課金に必要な各種情報（車載器の識別情報など）を読み取って路側課金システム５０へ送信する。無線通信機４０は、当該有料区間入口の識別情報（料金所情報）や通信を行った時刻など課金に必要な情報を車両Ａ１に送信し、車両Ａ１の車載器にそれらの情報を登録する。
路側課金システム５０は、車両検知器３０Ｂから検出信号を受信すると、例えば、検出信号の受信後所定時間内に、無線通信機４０から受信した情報に対応する車両が、課金対象の車両であると判定する。路側課金システム５０は、課金対象の車両について課金処理を行う。
路側課金システム５０は、車両検知器３０Ｂから検出信号を受信すると、例えば、検出信号の受信後所定時間内に、無線通信機４０から受信した情報に対応する車両が、課金対象の車両であると判定する。路側課金システム５０は、課金対象の車両について課金処理を行う。
ここで、図１において、車線Ｌ１に対応して設けられた無線通信機４０は、当該車線Ｌ１上に規定された通信可能エリアＱ１に進入した車両Ａ１との無線通信を行うことが想定されている。しかしながら、車両検出システム１の運用において、周囲の建造物や走行車両、その他の障害物の存在に起因して、想定しない電波の反射が起こり得る。例えば、車両Ａ１の直ぐ後ろを走行する車両Ａ２の車載器が発信した電波が、障害物等における反射を経て、無線通信機４０に到来し得る。そうすると、当該無線通信機４０は、到来した電波が車両Ａ１から発せられたものと誤認識する。また、路側課金システム５０は、無線通信機４０が誤認識した電波に含まれる車両Ａ２に搭載された車載器の情報と車両検知器３０Ｂが検出した車両Ａ１とを誤って対応付けるため、後の課金処理に誤りが生じる。
そこで、本実施形態における車両検出システム１は、上述のアンテナ４１Ａ、アンテナ４１Ｂを通じて車両に搭載された車載器からの電波の到来角度を検出する機能を有するとともに、当該到来角度の検出値に基づいて、課金対象とすべき車両（車両Ａ１）との無線通信が行われているか否かを判断する。具体的には、無線通信機４０が、電波到来角度検出装置１０と、誤検知防止装置２０と、を備え、電波到来角度検出装置１０が車載器からの電波の到来角度を算出し、誤検知防止装置２０が課金対象とすべき車両と通信しているかどうかを判定する。次に電波到来角度検出装置１０について説明を行う。
電波到来角度検出装置１０は、第一アンテナ（アンテナ４１Ａ）が受信した第一搬送波（ＯＦＤＭ方式の搬送波）と第二アンテナ（アンテナ４２Ａ）が受信した第二搬送波のそれぞれについて、それらの搬送波が伝送する信号を構成する複数の単位信号（シンボル）のうち、単一の単位信号から抽出した部分信号（マルチキャリアシンボル信号）を周波数ごとに副搬送波群（サブキャリア成分信号群）に分解し、分解して得られた副搬送波群のうち、第一副搬送波群から選択した第一副搬送波（サブキャリアＡα）と第二副搬送波群から選択した第一副搬送波（サブキャリアＡα）と同一の周波数を有する第二副搬送波（サブキャリアＢα）の位相差と、第一アンテナ及び第二アンテナの配置位置との幾何学的関係に基づいて、第一アンテナへの前記第一搬送波の到来角度または第二アンテナへの第二搬送波の到来角度を算出する装置である。特に本実施形態においては、第一搬送波を構成する第一単位信号や第二搬送波を構成する第二単位信号を、その単位信号の先頭に付加された冗長信号（ガードインターバル）を検出することにより抽出する。
図２は、本発明に係る第一実施形態における電波到来角度検出装置の機能構成を示す図である。
図２に示すように、電波到来角度検出装置１０は、受信部１０１と、単位信号抽出部１０２と、搬送波分解部１０３と、副搬送波選択部１０４と、位相検出部１０５と、第一到来角度算出部１０６と、を備えている。
図２に示すように、電波到来角度検出装置１０は、受信部１０１と、単位信号抽出部１０２と、搬送波分解部１０３と、副搬送波選択部１０４と、位相検出部１０５と、第一到来角度算出部１０６と、を備えている。
受信部１０１は、アンテナ４１Ａ、アンテナ４１Ｂが受信したＯＦＤＭ（直交周波数分割多重方式）方式で多重化された搬送波を取得する。ＯＦＤＭは、異なる周波数を有し互いに直交する複数の副搬送波のそれぞれに送信データを乗せ、それら複数の副搬送波を逆フーリエ変換（ＩＦＦＴ:Inverse Fast Fourier Transform）で変調し１つの搬送波を生成する多重化方式である。受信部１０１は、低雑音増幅器（ＬＮＡ）や取得した搬送波の受信レベルを補正する自動利得回路（ＡＧＣ）を備えている。受信部１０１は、ＬＮＡやＡＧＣにより調整された搬送波をデジタル信号（マルチキャリア信号）に変換して、単位信号抽出部１０２に出力する。具体的には、受信部１０１は、アンテナ４１Ａ、アンテナ４１Ｂによって受信された搬送波のそれぞれをマルチキャリア信号に変換して、単位信号抽出部１０２に出力する。アンテナ４１Ａが受信した搬送波のマルチキャリア信号をマルチキャリア信号Ａ、アンテナ４１Ｂが受信した搬送波のマルチキャリア信号をマルチキャリア信号Ｂとする。
単位信号抽出部１０２は、受信部１０１から取得したマルチキャリア信号から１シンボル（単位信号）を抽出する機能部である。単位信号抽出部１０２は、ＡＦＣ（Automatic frequency control）機能やガードインターバル検出機能を有している。単位信号抽出部１０２は、まずマルチキャリア信号に自動周波数制御（ＡＦＣ）を行って、送信側と受信側の周波数の誤差を補正する。次に、単位信号抽出部１０２は、マルチキャリア信号に含まれる任意の１シンボルを抽出するために、ガードインターバル検出機能によって、シンボルの先頭に付されたガードインターバルを検出する。ガードインターバルとは、マルチパス遅延波によるシンボル間干渉を防ぐためにシンボルの先頭に付加される冗長信号である。ＯＦＤＭでは、シンボルの後端部分をガードインターバルとして、そのシンボルの先頭にコピーする。単位信号抽出部１０２は、この性質を利用して、例えば、マルチキャリア信号のある部分と、マルチキャリア信号の１波長分遅れて到着した部分の相関を取ることによってガードインターバルを検出する。単位信号抽出部１０２は、ガードインターバルを検出すると、ガードインターバルに続く、予め定められた１シンボルの長さに相当する部分の信号を抽出することによってマルチキャリアシンボル信号を抽出する。単位信号抽出部１０２は、シンボルの抽出を、マルチキャリア信号Ａ、マルチキャリア信号Ｂのそれぞれについて行い、抽出したマルチキャリアシンボル信号を搬送波分解部１０３に出力する。マルチキャリア信号Ａから抽出したマルチキャリアシンボル信号をマルチキャリアシンボル信号Ａ、マルチキャリア信号Ｂから抽出したマルチキャリアシンボル信号をマルチキャリアシンボル信号Ｂとする。また、単位信号抽出部１０２は、シンボルの始まりのタイミングを位相検出部１０５に出力する。
ここでマルチキャリア信号から単一シンボルの信号を抽出するのは、シンボルを跨いで複数の位相を含んだ信号を抽出するのを防ぐためである。複数の位相を含むとそれらの位相のずれによって、後の工程で算出する搬送波の到来角度に影響が出る可能性がある。従って、単位信号抽出部１０２は、1つのシンボル内から信号を抽出する。なお、抽出する信号の長さは、シンボル長さと等しくなくても１シンボル長さ以下であればよい。
ここでマルチキャリア信号から単一シンボルの信号を抽出するのは、シンボルを跨いで複数の位相を含んだ信号を抽出するのを防ぐためである。複数の位相を含むとそれらの位相のずれによって、後の工程で算出する搬送波の到来角度に影響が出る可能性がある。従って、単位信号抽出部１０２は、1つのシンボル内から信号を抽出する。なお、抽出する信号の長さは、シンボル長さと等しくなくても１シンボル長さ以下であればよい。
搬送波分解部１０３は、取得したマルチキャリアシンボル信号に対して高速フーリエ変換（ＦＦＴ：Fast Fourier Transform）を行い、サブキャリアの成分信号に分解する。搬送波分解部１０３は、マルチキャリアシンボル信号Ａを各周波数成分に分解したサブキャリア成分信号群Ａを副搬送波選択部１０４に出力する。また、搬送波分解部１０３は、マルチキャリアシンボル信号Ｂを各周波数成分に分解したサブキャリア成分信号群Ｂを副搬送波選択部１０４に出力する。
ここで、搬送波分解部１０３がマルチキャリアシンボル信号を周波数成分に分解するのは、マルチキャリアを多重化した搬送波の状態では、従来の電波到来角度算出方法が使用できないからである。現在のＤＳＲＣ方式であれば、単一の搬送波による通信のため電波到来角度を算出するのも容易であるが、次世代のＯＦＤＭ方式による通信では、多重化されていない１つのサブキャリアを抽出する必要があり、さらに、位相のずれを含まないように単一のシンボルに収まる範囲のサブキャリアを抽出する必要がある。
ここで、搬送波分解部１０３がマルチキャリアシンボル信号を周波数成分に分解するのは、マルチキャリアを多重化した搬送波の状態では、従来の電波到来角度算出方法が使用できないからである。現在のＤＳＲＣ方式であれば、単一の搬送波による通信のため電波到来角度を算出するのも容易であるが、次世代のＯＦＤＭ方式による通信では、多重化されていない１つのサブキャリアを抽出する必要があり、さらに、位相のずれを含まないように単一のシンボルに収まる範囲のサブキャリアを抽出する必要がある。
副搬送波選択部１０４は、搬送波分解部１０３から取得したサブキャリア成分信号群について、ある一つの周波数αを有する成分信号を選択する。副搬送波選択部１０４は、サブキャリア成分信号群Ａから周波数αを有する成分信号（サブキャリアＡα）を選択し、位相検出部１０５に出力する。また、副搬送波選択部１０４は、サブキャリア成分信号群Ｂから周波数αを有する成分信号（サブキャリアＢα）を選択し位相検出部１０５に出力する。位相検出部１０５は、単位信号抽出部１０２から取得したサブキャリアの始まりのタイミングと、副搬送波選択部１０４から取得したサブキャリアの周波数αに基づいて、サブキャリアＡαの位相、サブキャリアＢαの位相をそれぞれ検出する。位相検出部１０５は、サブキャリアＡα、サブキャリアＢαとそれらの位相の情報を第一到来角度算出部１０６に出力する。
第一到来角度算出部１０６は、取得した情報を用いて搬送波（電波）の到来角度を算出する。到来角度の算出方法について図３を用いて説明を行う。
第一到来角度算出部１０６は、取得した情報を用いて搬送波（電波）の到来角度を算出する。到来角度の算出方法について図３を用いて説明を行う。
図３は、本発明に係る第一実施形態における電波到来角度算出方法を説明する図である。
図３に示すように、アンテナ４１Ａ、４１Ｂは、車載器から放射された電波である搬送波Ｅを受信する。この際、搬送波Ｅは各アンテナ４１Ａ、４１Ｂに対し、所定の到来角度θで入射する。ここで、到来角度θは、地面と平行な面を基準とした搬送波Ｅの入射角度である。アンテナ４１Ａとアンテナ４１Ｂの間隔を間隔ｄ０とする。
図３に示すように、アンテナ４１Ａ、４１Ｂは、車載器から放射された電波である搬送波Ｅを受信する。この際、搬送波Ｅは各アンテナ４１Ａ、４１Ｂに対し、所定の到来角度θで入射する。ここで、到来角度θは、地面と平行な面を基準とした搬送波Ｅの入射角度である。アンテナ４１Ａとアンテナ４１Ｂの間隔を間隔ｄ０とする。
そうすると、アンテナ４１Ａが受信する搬送波Ｅとアンテナ４１Ｂが受信する到来波Ｅとの行路差ｄ１に応じて、各搬送波Ｅに位相差φが生じる。到来角度θは、行路差ｄ１と位相差φ１との関係式（φ＝（２π／λ）×ｄ１＝（２π／λ）×（ｄ０×ｓｉｎθ））に基づいて、下記の式（１）で算出することができる。
θ＝ｓｉｎ−１×（（λ×φ）／（２π×ｄ０）） ・・・・ （１）
θ＝ｓｉｎ−１×（（λ×φ）／（２π×ｄ０）） ・・・・ （１）
なお、“λ”は、無線通信機４０及び車載器との無線通信に用いる電波の波長である。なお、本実施形態において、無線通信機４０及び車載器の間で行われる無線通信には、例えば、５．９ＧＨｚ程度の周波数の電波が用いられる。この場合、波長λは、概ね５ｃｍ程度となる。
このように、アンテナ４１Ａ、アンテナ４１Ｂ間の間隔と、搬送波Ｅの波長λと、到来角度θに応じて定まる位相差φとの幾何学的に関係に基づいて、到来角度θを算出することができる。
第一到来角度算出部１０６は、アンテナ４１Ａ、アンテナ４１Ｂのそれぞれに対応するサブキャリアＡα、サブキャリアＢαの位相の情報から位相差φを算出する。また、第一到来角度算出部１０６は、波長λを、サブキャリアＡαの周波数から算出する。また、第一到来角度算出部１０６は、間隔ｄ０を、電波到来角度検出装置１０が備える図示しない記憶部から読み出す。第一到来角度算出部１０６は、これらの情報を式（１）に代入して、到来角度θを算出する。第一到来角度算出部１０６は、算出した到来角度θを誤検知防止装置２０へ出力する。
第一到来角度算出部１０６は、アンテナ４１Ａ、アンテナ４１Ｂのそれぞれに対応するサブキャリアＡα、サブキャリアＢαの位相の情報から位相差φを算出する。また、第一到来角度算出部１０６は、波長λを、サブキャリアＡαの周波数から算出する。また、第一到来角度算出部１０６は、間隔ｄ０を、電波到来角度検出装置１０が備える図示しない記憶部から読み出す。第一到来角度算出部１０６は、これらの情報を式（１）に代入して、到来角度θを算出する。第一到来角度算出部１０６は、算出した到来角度θを誤検知防止装置２０へ出力する。
次に、図４を用いて誤検知防止装置２０について説明する。
図４は、本発明に係る第一実施形態における誤検知防止装置の機能構成を示す図である。
図４が示す通り、誤検知防止装置２０は、到来角度情報取得部２０１と、誤検出判定部２０２と、判定結果送信部２０３とを備えている。
到来角度情報取得部２０１は、第一到来角度算出部１０６が算出した到来角度θの情報を、電波到来角度検出装置１０から取得する。到来角度情報取得部２０１は、到来角度θの情報を、誤検出判定部２０２へ出力する。
誤検出判定部２０２は、到来角度θの大きさが、所定の範囲内の値かどうかによって、アンテナ４１Ａ及びアンテナ４１Ｂの通信相手である車両が課金対象かどうかを判定する。具体的には、アンテナ４１Ａ及びアンテナ４１Ｂと通信可能エリアＱ１に含まれる各位置とを結ぶ直線と、地面に対して平行な面とが交わって出来る角度の範囲を予め算出し、到来角度θがその範囲内であれば、誤検出判定部２０２は、通信相手の車両は課金対象であると判定し、到来角度θがその範囲外であれば、誤検出判定部２０２は、通信相手の車両は誤検出した車両であると判定する。誤検出判定部２０２は、判定結果を判定結果送信部２０３へ出力する。
判定結果送信部２０３は、誤検出判定部２０２による判定結果を、路側課金システム５０へ送信する。
図４は、本発明に係る第一実施形態における誤検知防止装置の機能構成を示す図である。
図４が示す通り、誤検知防止装置２０は、到来角度情報取得部２０１と、誤検出判定部２０２と、判定結果送信部２０３とを備えている。
到来角度情報取得部２０１は、第一到来角度算出部１０６が算出した到来角度θの情報を、電波到来角度検出装置１０から取得する。到来角度情報取得部２０１は、到来角度θの情報を、誤検出判定部２０２へ出力する。
誤検出判定部２０２は、到来角度θの大きさが、所定の範囲内の値かどうかによって、アンテナ４１Ａ及びアンテナ４１Ｂの通信相手である車両が課金対象かどうかを判定する。具体的には、アンテナ４１Ａ及びアンテナ４１Ｂと通信可能エリアＱ１に含まれる各位置とを結ぶ直線と、地面に対して平行な面とが交わって出来る角度の範囲を予め算出し、到来角度θがその範囲内であれば、誤検出判定部２０２は、通信相手の車両は課金対象であると判定し、到来角度θがその範囲外であれば、誤検出判定部２０２は、通信相手の車両は誤検出した車両であると判定する。誤検出判定部２０２は、判定結果を判定結果送信部２０３へ出力する。
判定結果送信部２０３は、誤検出判定部２０２による判定結果を、路側課金システム５０へ送信する。
路側課金システム５０では、誤検知防止装置２０から判定結果を含んだ情報を取得し、無線通信を行った車両が課金対象であれば、車両検知器３０Ｂが通行を検知した車両に対して課金処理を行う。また、例えば、判定結果が誤検出した車両であることを示していれば、路側課金システム５０は、課金対象の車両と無線通信ができるまで、車両との無線通信を行うよう無線通信機４０に指示する。
図５は、本発明に係る第一実施形態におけるアンテナ配置の他の例を示す図である。
図５には、車線Ｌ２を走行する車両Ａ５、車線Ｌ３を走行する車両Ａ６が示されている。このように複数の車線がある場合、反射波の影響により車線Ｌ３を走行する車両Ａ６を、車線Ｌ２を走行していると誤認識する恐れがある。それに対し、アンテナ４１Ｃ、アンテナ４１Ｄのようにアンテナを水平方向に並べて配置し、アンテナ４１Ｃとアンテナ４１Ｄが受信する搬送波の位相差と、アンテナ４１Ｃとアンテナ４１Ｄの配置位置との幾何学的関係に基づいて算出した、例えばアンテナ４１Ｃが受信する電波の到来角度θＴに基づいて、車線Ｌ２から発信された搬送波であるか、あるいは車線Ｌ３から発信された搬送波であるかを判断することができる。なお、到来角度θＴは、地面と車線Ｌ２の進行方向とに垂直な面と、搬送波がなす角度である。
さらに、車線Ｌ３の上部にアンテナ４１Ｅ、４１Ｆ、４１Ｇのように、アンテナ４１Ｇを基準として垂直方向にアンテナ４１Ｆを、水平方向にアンテナ４１Ｅを設ければ、アンテナ４１Ｇ、アンテナ４１Ｆを用いて、例えばアンテナ４１Ｇが受信する搬送波の到達角度に基づいて車線Ｌ３を前後に並んで走行する車両同士の誤認識を防ぐことができる。また、アンテナ４１Ｇ、アンテナ４１Ｅを用いて、例えばアンテナ４１Ｇが受信する搬送波の到達角度に基づいて車線Ｌ２を走行する車両を、車線Ｌ３を走行する車両と誤認識することを防ぐことができる。
図５には、車線Ｌ２を走行する車両Ａ５、車線Ｌ３を走行する車両Ａ６が示されている。このように複数の車線がある場合、反射波の影響により車線Ｌ３を走行する車両Ａ６を、車線Ｌ２を走行していると誤認識する恐れがある。それに対し、アンテナ４１Ｃ、アンテナ４１Ｄのようにアンテナを水平方向に並べて配置し、アンテナ４１Ｃとアンテナ４１Ｄが受信する搬送波の位相差と、アンテナ４１Ｃとアンテナ４１Ｄの配置位置との幾何学的関係に基づいて算出した、例えばアンテナ４１Ｃが受信する電波の到来角度θＴに基づいて、車線Ｌ２から発信された搬送波であるか、あるいは車線Ｌ３から発信された搬送波であるかを判断することができる。なお、到来角度θＴは、地面と車線Ｌ２の進行方向とに垂直な面と、搬送波がなす角度である。
さらに、車線Ｌ３の上部にアンテナ４１Ｅ、４１Ｆ、４１Ｇのように、アンテナ４１Ｇを基準として垂直方向にアンテナ４１Ｆを、水平方向にアンテナ４１Ｅを設ければ、アンテナ４１Ｇ、アンテナ４１Ｆを用いて、例えばアンテナ４１Ｇが受信する搬送波の到達角度に基づいて車線Ｌ３を前後に並んで走行する車両同士の誤認識を防ぐことができる。また、アンテナ４１Ｇ、アンテナ４１Ｅを用いて、例えばアンテナ４１Ｇが受信する搬送波の到達角度に基づいて車線Ｌ２を走行する車両を、車線Ｌ３を走行する車両と誤認識することを防ぐことができる。
本実施形態によれば、ＯＦＤＭ方式の無線通信において、搬送波から単一のシンボルを抽出して処理対象となるマルチキャリア信号を抽出し、さらに抽出したマルチキャリア信号を高速フーリエ変換して得られたサブキャリア成分信号群から1つを選択して、到来角度θの算出を行う。単一のシンボルからマルチキャリアシンボル信号を抽出するので、シンボルを跨いでマルチキャリア信号を抽出する場合のように、複数シンボル間の位相誤差による到来角度の算出誤差が発生しない。また、1つのサブキャリアを選択することにより、上記の式（１）を用いて到来角度θを算出することができる。つまり、複数のサブキャリアを多重化してなる搬送波に対しても、搬送波の到来角度θの算出が可能になる。また、到来角度θによって、通信相手の車両の存在する位置の範囲を特定することが可能なので、所望の車両と無線通信を行っているかどうかを判定することができる。これにより、車両の取り違いによって、誤った車両に対して課金処理を行うことを防止することができる。
なお、上記の受信部１０１、単位信号抽出部１０２、搬送波分解部１０３、副搬送波選択部１０４、位相検出部１０５は、アンテナ４１Ａが受信した電波とアンテナ４１Ｂが受信した電波の両方を処理する構成としなくてもよい。例えば、アンテナ４１Ａが受信した電波を処理する受信部１０１Ａ、単位信号抽出部１０２Ａ、搬送波分解部１０３Ａ、副搬送波選択部１０４Ａ、位相検出部１０５Ａと、アンテナ４１Ｂが受信した電波を処理する受信部１０１Ｂ、単位信号抽出部１０２Ｂ、搬送波分解部１０３Ｂ、副搬送波選択部１０４Ｂ、位相検出部１０５Ｂとを別々のハードウェアに構成してもよい。以下の実施形態についても同様である。
また、アンテナ４１Ａ、アンテナ４１Ｂは、それぞれのアンテナで受信する直接波の位相差が１周期以内となるように１波長以下（例えば０．６波長）の間隔で配置されているものとする。また、配置するアンテナは２つでなくてもよく、３つ以上であってもよい。あるいは、複数のアンテナ素子を配列したアレイアンテナでもよい。３つ以上のアンテナがある場合、到来角度の算出に用いる２つのアンテナは隣接して配置されたアンテナを選択する。これは、後述する第三実施形態においても同様である。
＜第二実施形態＞
以下、本発明の第二実施形態による車両検出システムを、図６を参照して説明する。
図６は、本発明に係る第二実施形態における電波到来角度検出装置の機能構成を示す図である。
図６に示すように、電波到来角度検出装置１０は、受信部１０１と、単位信号抽出部１０２と、搬送波分解部１０３と、副搬送波選択部１０４と、位相検出部１０５と、第一到来角度算出部１０６と、平滑化部１０７と、を備えている。これらの構成のうち、第一実施形態と異なる機能部について説明する。
本実施形態において、副搬送波選択部１０４は、サブキャリア成分信号群Ａ、サブキャリア成分信号群Ｂのうち、同じ周波数を有するサブキャリアの組を複数（例えばＮ個）選択して、それらを位相検出部１０５へ出力する。サブキャリア成分信号群Ａについて選択したサブキャリアをサブキャリアＡ１〜ＡＮ、サブキャリア成分信号群Ｂについて選択したサブキャリアをサブキャリアＢ１〜ＢＮとする。サブキャリアＡｎとサブキャリアＢｎ（ｎ＝１〜Ｎ）の周波数は同一であるとする。なお、同一とは、二つの周波数が完全に一致していることを要する意味に限定されず、二つの周波数が予め規定された誤差の許容範囲内に含まれる、との意味を含むものとする。
位相検出部１０５は、Ｎ組のサブキャリア（サブキャリアＡ１〜ＡＮ、サブキャリアＢ１〜ＢＮ）のそれぞれについて位相を検出し、第一到来角度算出部１０６へ出力する。第一到来角度算出部１０６は、Ｎ個の同じ周波数を有するサブキャリアの組のそれぞれについて位相差、波長を計算し、式（１）により、周波数ごとに到来角度θ（θ１〜θＮ）を算出する。位相検出部１０５は、算出したＮ個の到来角度θを平滑化部１０７へ出力する。
以下、本発明の第二実施形態による車両検出システムを、図６を参照して説明する。
図６は、本発明に係る第二実施形態における電波到来角度検出装置の機能構成を示す図である。
図６に示すように、電波到来角度検出装置１０は、受信部１０１と、単位信号抽出部１０２と、搬送波分解部１０３と、副搬送波選択部１０４と、位相検出部１０５と、第一到来角度算出部１０６と、平滑化部１０７と、を備えている。これらの構成のうち、第一実施形態と異なる機能部について説明する。
本実施形態において、副搬送波選択部１０４は、サブキャリア成分信号群Ａ、サブキャリア成分信号群Ｂのうち、同じ周波数を有するサブキャリアの組を複数（例えばＮ個）選択して、それらを位相検出部１０５へ出力する。サブキャリア成分信号群Ａについて選択したサブキャリアをサブキャリアＡ１〜ＡＮ、サブキャリア成分信号群Ｂについて選択したサブキャリアをサブキャリアＢ１〜ＢＮとする。サブキャリアＡｎとサブキャリアＢｎ（ｎ＝１〜Ｎ）の周波数は同一であるとする。なお、同一とは、二つの周波数が完全に一致していることを要する意味に限定されず、二つの周波数が予め規定された誤差の許容範囲内に含まれる、との意味を含むものとする。
位相検出部１０５は、Ｎ組のサブキャリア（サブキャリアＡ１〜ＡＮ、サブキャリアＢ１〜ＢＮ）のそれぞれについて位相を検出し、第一到来角度算出部１０６へ出力する。第一到来角度算出部１０６は、Ｎ個の同じ周波数を有するサブキャリアの組のそれぞれについて位相差、波長を計算し、式（１）により、周波数ごとに到来角度θ（θ１〜θＮ）を算出する。位相検出部１０５は、算出したＮ個の到来角度θを平滑化部１０７へ出力する。
平滑化部１０７は、Ｎ個の到来角度θ０〜θＮを平滑化した値を算出する。例えば、平滑化部１０７は、Ｎ個の到来角度θ０〜θＮの平均値を計算する。また、例えば、平滑化部１０７は、Ｎ個の到来角度θ０〜θＮのうち最大値と最小値を除いたＮ−２個の到来角度の平均値を計算する。また、例えば、平滑化部１０７は、まずＮ個の到来角度θ０〜θＮの平均値を計算し、その平均値から所定の範囲内にある到来角度だけを選択する。そして、平滑化部１０７は、選択した到来角度の平均値を計算する。平滑化部１０７は、これらの方法で平滑化した到来角度θｘを誤検知防止装置２０へ出力する。
本実施形態によれば、フェージングなどにより誤差を含んだデータを排除することが可能である。これにより、第一実施形態の効果に加え、より精度の高い電波到来角度を算出することができる。
なお、本実施形態において、副搬送波選択部１０４が選択するサブキャリアの数は任意である。例えば、ＦＦＴによって得られた全てのサブキャリアを選択してもよい。
なお、本実施形態において、副搬送波選択部１０４が選択するサブキャリアの数は任意である。例えば、ＦＦＴによって得られた全てのサブキャリアを選択してもよい。
＜第三実施形態＞
以下、本発明の第三実施形態による車両検出システムを、図７〜図９を参照して説明する。
図７は、本発明に係る第三実施形態における電波到来角度検出装置の機能構成を示す図である。
図７に示すように、電波到来角度検出装置１０は、受信部１０１と、搬送波分解部１０３と、副搬送波選択部１０４と、位相検出部１０５と、第二到来角度算出部１１０と、を備えている。また、第三実施形態の受信部１０１は、中間周波数帯変換部１０８と、標本化部１０９と、を備えている。これらの構成のうち、第一実施形態と異なる機能部について説明する。まず、中間周波数帯変換部１０８と標本化部１０９について説明する。
中間周波数帯変換部１０８は、受信した搬送波を低い周波数（中間周波数）にダウンコンバートする。
標本化部１０９は、ダウンコンバートした搬送波から所定のデータ長さのマルチキャリア部分信号を少なくとも３つ採取する。
以下、本発明の第三実施形態による車両検出システムを、図７〜図９を参照して説明する。
図７は、本発明に係る第三実施形態における電波到来角度検出装置の機能構成を示す図である。
図７に示すように、電波到来角度検出装置１０は、受信部１０１と、搬送波分解部１０３と、副搬送波選択部１０４と、位相検出部１０５と、第二到来角度算出部１１０と、を備えている。また、第三実施形態の受信部１０１は、中間周波数帯変換部１０８と、標本化部１０９と、を備えている。これらの構成のうち、第一実施形態と異なる機能部について説明する。まず、中間周波数帯変換部１０８と標本化部１０９について説明する。
中間周波数帯変換部１０８は、受信した搬送波を低い周波数（中間周波数）にダウンコンバートする。
標本化部１０９は、ダウンコンバートした搬送波から所定のデータ長さのマルチキャリア部分信号を少なくとも３つ採取する。
図８は、本発明に係る第三実施形態における電波到来角度検出装置の具体的な構成例の一部を示す図である。
中間周波数帯変換部１０８は、例えば、バンドパスフィルタ１１１と、局部発信機１１２と、ミキサ１１３と、バンドパスフィルタ１１４と、を含んで構成される。バンドパスフィルタ１１１は、アンテナ４１Ａ及びアンテナ４１Ｂで受信した各々の搬送波に対してノイズ除去を行う。ノイズ除去された搬送波は、局部発信機１１２とミキサ１１３とバンドパスフィルタ１１４からなる周波数変換器によって低い周波数に周波数変換される。ここで低い周波数に変換するのは、Ａ／Ｄコンバータ１１５で処理できるようにするためである。なお、バンドパスフィルタ１１４の代わりにローパスフィルタを用いてもよい。中間周波数帯変換部１０８は、ダウンコンバートした搬送波を標本化部１０９に出力する。
標本化部１０９は、例えば、Ａ／Ｄコンバータ１１５を備えている。標本化部１０９は、Ａ／Ｄコンバータ１１５により、ダウンコンバートした搬送波を所定のタイミング（時刻）でサンプリング（標本化）し、サンプリングしたマルチキャリア部分信号を搬送波分解部１０３に出力する。
中間周波数帯変換部１０８は、例えば、バンドパスフィルタ１１１と、局部発信機１１２と、ミキサ１１３と、バンドパスフィルタ１１４と、を含んで構成される。バンドパスフィルタ１１１は、アンテナ４１Ａ及びアンテナ４１Ｂで受信した各々の搬送波に対してノイズ除去を行う。ノイズ除去された搬送波は、局部発信機１１２とミキサ１１３とバンドパスフィルタ１１４からなる周波数変換器によって低い周波数に周波数変換される。ここで低い周波数に変換するのは、Ａ／Ｄコンバータ１１５で処理できるようにするためである。なお、バンドパスフィルタ１１４の代わりにローパスフィルタを用いてもよい。中間周波数帯変換部１０８は、ダウンコンバートした搬送波を標本化部１０９に出力する。
標本化部１０９は、例えば、Ａ／Ｄコンバータ１１５を備えている。標本化部１０９は、Ａ／Ｄコンバータ１１５により、ダウンコンバートした搬送波を所定のタイミング（時刻）でサンプリング（標本化）し、サンプリングしたマルチキャリア部分信号を搬送波分解部１０３に出力する。
図９は、本発明に係る第三実施形態におけるサンプリングの方法を説明する図である。
図９は、中間周波数帯変換部１０８がダウンコンバートした搬送波の時間経過に伴う信号レベル（信号強度）の推移の一例を示したグラフである。図９に示す搬送波は、シンボルＳＢ１、シンボルＳＢ２、シンボルＳＢ３を含んでいる。ここで、標本化部１０９が、図９の搬送波から時間の経過に沿って区間Ｃ１、区間Ｃ２、区間Ｃ３をサンプリングしたとする。区間Ｃ１をサンプリングしたマルチキャリア部分信号には、シンボルＳＢ１とシンボルＳＢ２が切り替わる部分の信号が含まれる。すると、区間Ｃ１をサンプリングしたマルチキャリア部分信号をＦＦＴして得たサブキャリア成分信号群から選択したサブキャリアを用いて算出した到来角度には、シンボルＳＢ１のサブキャリアとシンボルＳＢ２のサブキャリアの位相のずれに起因する誤差が生じる可能性がある。一方、区間Ｃ２、区間Ｃ３については単一のシンボルＳＢ２内に含まれるので、区間Ｃ２、区間Ｃ３からサンプリングしたマルチキャリア部分信号をＦＦＴして得たサブキャリアを用いて算出した到来角度には位相のずれに起因する誤差が生じない。標本化部１０９は、例えば、３回サンプリングを行う場合、３回のうち２回は単一のシンボルからサンプリングできるように所定のタイミングでサンプリングを行う。具体的には、標本化部１０９は、サンプリング区間の長さが１シンボルの長さの１／３以下となるようにサンプリングを行う。このようにすれば、３回のうちの２回は必ず単一のシンボル内でサンプリングできることになる。なお、サンプリングする回数は３回に限定されない。３回以上であれば４回でもよい。その場合、サンプリング長は、１シンボルの１／４以下となるようにする。
図９は、中間周波数帯変換部１０８がダウンコンバートした搬送波の時間経過に伴う信号レベル（信号強度）の推移の一例を示したグラフである。図９に示す搬送波は、シンボルＳＢ１、シンボルＳＢ２、シンボルＳＢ３を含んでいる。ここで、標本化部１０９が、図９の搬送波から時間の経過に沿って区間Ｃ１、区間Ｃ２、区間Ｃ３をサンプリングしたとする。区間Ｃ１をサンプリングしたマルチキャリア部分信号には、シンボルＳＢ１とシンボルＳＢ２が切り替わる部分の信号が含まれる。すると、区間Ｃ１をサンプリングしたマルチキャリア部分信号をＦＦＴして得たサブキャリア成分信号群から選択したサブキャリアを用いて算出した到来角度には、シンボルＳＢ１のサブキャリアとシンボルＳＢ２のサブキャリアの位相のずれに起因する誤差が生じる可能性がある。一方、区間Ｃ２、区間Ｃ３については単一のシンボルＳＢ２内に含まれるので、区間Ｃ２、区間Ｃ３からサンプリングしたマルチキャリア部分信号をＦＦＴして得たサブキャリアを用いて算出した到来角度には位相のずれに起因する誤差が生じない。標本化部１０９は、例えば、３回サンプリングを行う場合、３回のうち２回は単一のシンボルからサンプリングできるように所定のタイミングでサンプリングを行う。具体的には、標本化部１０９は、サンプリング区間の長さが１シンボルの長さの１／３以下となるようにサンプリングを行う。このようにすれば、３回のうちの２回は必ず単一のシンボル内でサンプリングできることになる。なお、サンプリングする回数は３回に限定されない。３回以上であれば４回でもよい。その場合、サンプリング長は、１シンボルの１／４以下となるようにする。
次に、本実施形態における到来角度算出方法について図９を例に説明する。
アンテナ４１Ａが受信し、中間周波数帯変換部１０８がダウンコンバートした搬送波について、標本化部１０９が所定のタイミング（時刻）で区間Ｃ１、区間Ｃ２、区間Ｃ３をサンプリングし、区間Ｃ１に対応するマルチキャリア部分信号ＡＣ１、区間Ｃ２に対応するマルチキャリア部分信号ＡＣ２、区間Ｃ３に対応するマルチキャリア部分信号ＡＣ３を生成する。標本化部１０９は、マルチキャリア部分信号ＡＣ１、ＡＣ２、ＡＣ３を搬送波分解部１０３に出力する。搬送波分解部１０３は、マルチキャリア部分信号ＡＣ１、ＡＣ２、ＡＣ３に対してそれぞれＦＦＴを行い、サブキャリアに分解（サブキャリア成分信号群ＡＣ１、ＡＣ２、ＡＣ３）する。アンテナ４１Ｂが受信した搬送波についても同様である。標本化部１０９は、アンテナ４１Ｂが受信し、中間周波数帯変換部１０８がダウンコンバートした搬送波について、アンテナ４１Ａに関する搬送波についてサンプリングしたのと同じタイミング（時刻）でサンプリングして得た区間Ｃ１、区間Ｃ２、区間Ｃ３にそれぞれ対応するマルチキャリア部分信号ＢＣ１、ＢＣ２、ＢＣ３を搬送波分解部１０３に出力する。搬送波分解部１０３は、マルチキャリア部分信号ＢＣ１、ＢＣ２、ＢＣ３に対してそれぞれＦＦＴを行い、サブキャリア成分信号群（サブキャリア成分信号群ＢＣ１、ＢＣ２、ＢＣ３）に分解する。
アンテナ４１Ａが受信し、中間周波数帯変換部１０８がダウンコンバートした搬送波について、標本化部１０９が所定のタイミング（時刻）で区間Ｃ１、区間Ｃ２、区間Ｃ３をサンプリングし、区間Ｃ１に対応するマルチキャリア部分信号ＡＣ１、区間Ｃ２に対応するマルチキャリア部分信号ＡＣ２、区間Ｃ３に対応するマルチキャリア部分信号ＡＣ３を生成する。標本化部１０９は、マルチキャリア部分信号ＡＣ１、ＡＣ２、ＡＣ３を搬送波分解部１０３に出力する。搬送波分解部１０３は、マルチキャリア部分信号ＡＣ１、ＡＣ２、ＡＣ３に対してそれぞれＦＦＴを行い、サブキャリアに分解（サブキャリア成分信号群ＡＣ１、ＡＣ２、ＡＣ３）する。アンテナ４１Ｂが受信した搬送波についても同様である。標本化部１０９は、アンテナ４１Ｂが受信し、中間周波数帯変換部１０８がダウンコンバートした搬送波について、アンテナ４１Ａに関する搬送波についてサンプリングしたのと同じタイミング（時刻）でサンプリングして得た区間Ｃ１、区間Ｃ２、区間Ｃ３にそれぞれ対応するマルチキャリア部分信号ＢＣ１、ＢＣ２、ＢＣ３を搬送波分解部１０３に出力する。搬送波分解部１０３は、マルチキャリア部分信号ＢＣ１、ＢＣ２、ＢＣ３に対してそれぞれＦＦＴを行い、サブキャリア成分信号群（サブキャリア成分信号群ＢＣ１、ＢＣ２、ＢＣ３）に分解する。
搬送波分解部１０３は、サブキャリア成分信号群ＡＣ１〜ＡＣ３、サブキャリア成分信号群ＢＣ１〜ＢＣ３を副搬送波選択部１０４へ出力する。副搬送波選択部１０４は、区間Ｃ１に対応するサブキャリア成分信号群ＡＣ１の中から、ある周波数αを有するサブキャリア（サブキャリアＡＣ１α）を選択する。副搬送波選択部１０４は、区間Ｃ１に対応するサブキャリア成分信号群ＢＣ１の中から、ある周波数αを有するサブキャリア（サブキャリアＢＣ１α）を選択する。副搬送波選択部１０４は、それらを１つの組として位相検出部１０５へ出力する。副搬送波選択部１０４は、区間Ｃ２、Ｃ３についてサンプリングし、周波数ごとに分解したサブキャリアについても同様の処理を行う。副搬送波選択部１０４が選択したアンテナ４１Ａに対応する区間Ｃ２のサブキャリアをサブキャリアＡＣ２α、アンテナ４１Ｂに対応する区間Ｃ２のサブキャリアをサブキャリアＢＣ２α、同様に区間Ｃ３については、サブキャリアＡＣ３α、サブキャリアＢＣ３αとする。
位相検出部１０５は、副搬送波選択部１０４から取得したサブキャリアＡＣ１αなどの位相を検出し、サブキャリアＡＣ１α、ＡＣ２α、ＡＣ３α、サブキャリアＢＣ１α、ＢＣ２α、ＢＣ３α、それぞれの位相の情報を、第二到来角度算出部１１０に出力する。なお、選択するサブキャリアの周波数は、区間Ｃ１〜Ｃ３で異なっていてもよい。
位相検出部１０５は、副搬送波選択部１０４から取得したサブキャリアＡＣ１αなどの位相を検出し、サブキャリアＡＣ１α、ＡＣ２α、ＡＣ３α、サブキャリアＢＣ１α、ＢＣ２α、ＢＣ３α、それぞれの位相の情報を、第二到来角度算出部１１０に出力する。なお、選択するサブキャリアの周波数は、区間Ｃ１〜Ｃ３で異なっていてもよい。
第二到来角度算出部１１０は、サブキャリアＡＣ１α及びサブキャリアＢＣ１αを用いて、それらの位相差、波長を計算し、式（１）を用いて、区間Ｃ１に対する到来角度θＣ１を算出する。同様に、第二到来角度算出部１１０は、サブキャリアＡＣ２α及びサブキャリアＢＣ２αを用いて、区間Ｃ２に対する到来角度θＣ２を算出する。また、第二到来角度算出部１１０は、サブキャリアＡＣ３α及びサブキャリアＢＣ３αを用いて、区間Ｃ３に対する到来角度θＣ３を算出する。次に、第二到来角度算出部１１０は、到来角度θＣ１、θＣ２、θＣ３を比較する。ここで、サブキャリアＡＣ１α及びサブキャリアＢＣ１αが共に複数のシンボル（例えばシンボルＳＢ１、ＳＢ２）を跨いでサンプリングした信号だとすると、サブキャリアＡＣ１α及びサブキャリアＢＣ１αは、シンボルの切り替わりによる位相誤差を含んでいる。従って、サブキャリアＡＣ１α及びサブキャリアＢＣ１αに基づいて計算した到来角度θＣ１は、単一シンボルからサンプリングした信号に基づいて計算した到来角度θＣ２、θＣ３と乖離した値である可能性がある。第二到来角度算出部１１０は、｜θＣ１−θＣ２｜、｜θＣ２−θＣ３｜、｜θＣ３−θＣ１｜を比較してそれらの値が所定の範囲内になる場合の到来角度の組み合わせを選択する。例えば、｜θＣ２−θＣ３｜の値が最も小さく所定の範囲内になる場合、第二到来角度算出部１１０は、θＣ２とθＣ３を選択する。そして、第二到来角度算出部１１０は、選択したθＣ２とθＣ３に基づいて、最終的な到来角度を算出する。例えば、第二到来角度算出部１１０は、選択したθＣ２とθＣ３の平均を算出して、その値を搬送波の到来角度として決定する。
第一実施形態では、ガードインターバルを目印にして単一シンボル内の部分信号を抽出した。本実施形態では、搬送波から時間の経過に沿ってサンプリングした３つ以上の部分信号（マルチキャリア部分信号）のそれぞれを、それぞれの部分信号に対応した副搬送波群（サブキャリア成分信号群）に分解し、サンプリングした時刻を同じくする第一副搬送波群と第二副搬送波群の全ての組（例えば、サブキャリア成分信号群ＡＣ１とＢＣ１の組、サブキャリア成分信号群ＡＣ２とＢＣ２の組、サブキャリア成分信号群ＡＣ３とＢＣ３の組）について、各組における第一副搬送波群から選択された第一副搬送波（例えばサブキャリアＡＣ１α）と第二副搬送波群から選択された第二副搬送波（例えばサブキャリアＢＣ１α）を用いて式（１）により算出された到来角度算出値を比較して、到来角度算出値の差分（｜θＣ２−θＣ３｜など）が所定の範囲内となる複数の到来角度算出値（例えばθＣ２、θＣ３）に基づいて到来角度を算出する。
本実施形態によれば、第一実施形態における単位信号抽出部１０２によるシンボルの抽出に代えて、標本化部１０９が単一のシンボル内で複数のマルチキャリア部分信号をサンプリングする。サンプリング数が３個の場合で説明したように、サンプリングのタイミングによって、シンボルの切り替えを含む信号を１つサンプリングしてしまう場合でも、残りの２つは必ず単一のシンボル内でサンプリングすることができる。また、サンプリングしたそれぞれの信号を用いて式（１）によって算出した到来角度算出値を比較することによって、シンボルの切り替えを含む信号に基づく電波到来角度算出値を除外できると考えられる。結果として、本実施形態によれば、単一のシンボル内でサンプリングした複数の信号のそれぞれを用いて算出した電波到来角度算出値に基づいて、電波到来角度を算出することができる。これにより、第一実施形態と同様の効果が得られる。また、本実施形態によれば、第一実施形態のように自動周波数制御や、ガードインターバルの検出機能などを備える必要がなく、より簡単な方法で単一シンボル内からマルチキャリア部分信号をサンプリングすることができる。
なお、本実施形態は、第二実施形態と組み合わせることも可能である。
なお、本実施形態は、第二実施形態と組み合わせることも可能である。
＜第四実施形態＞
以下、本発明の第四実施形態による車両検出システムを、図１０を参照して説明する。
図１０は、本発明に係る第四実施形態における電波到来角度検出装置の機能構成を示す図である。
図１０に示すように、電波到来角度検出装置１０は、受信部１０１と、単位信号抽出部１０２と、搬送波分解部１０３と、副搬送波選択部１０４と、位相検出部１０５と、第一到来角度算出部１０６と、第三到来角度算出部１１６と、到来角度特定部１１７と、を備えている。また、第四実施形態では、搬送波の受信に複数のアンテナ素子を配列してなるアレイアンテナ４２を用いる。
以下、本発明の第四実施形態による車両検出システムを、図１０を参照して説明する。
図１０は、本発明に係る第四実施形態における電波到来角度検出装置の機能構成を示す図である。
図１０に示すように、電波到来角度検出装置１０は、受信部１０１と、単位信号抽出部１０２と、搬送波分解部１０３と、副搬送波選択部１０４と、位相検出部１０５と、第一到来角度算出部１０６と、第三到来角度算出部１１６と、到来角度特定部１１７と、を備えている。また、第四実施形態では、搬送波の受信に複数のアンテナ素子を配列してなるアレイアンテナ４２を用いる。
第三到来角度算出部１１６は、アレイアンテナ４２に設けられた複数のアンテナ素子で受信した搬送波を分解して得られるサブキャリア成分信号群から副搬送波選択部１０４が選択したサブキャリアの振幅及び位相に対する信号処理に基づいて搬送波の到来角度θを算出する。第三到来角度算出部１１６は、到来角度θを推定する既知の手法であるビームフォーミング法に基づく信号処理を行う。ビームフォーミング法とは、複数のアンテナ素子が基準線に沿って配列されたアレイアンテナを用いて、アレイアンテナ４２のメインローブ（アレイアンテナ４２につき最も放射特性の高い範囲角度）を全方向にわたって走査し、当該アレイアンテナ４２の出力電力が大きくなる方向を探す方法である。ビームフォーミング法においては、各アンテナ素子で受信した搬送波についてのベクトル演算（振幅値と位相値とを用いた演算）を行う。そのため、第三到来角度算出部１１６が算出した到来角度θは、第一〜第三実施形態において算出した到来角度θと比較して、高精度となる。なお、第三到来角度算出部１１６が到来角度の算出に用いる方法は、他にＣＡＰＯＮ法、ＭＵＳＩＣ（MUltiple SIgnal Classification）法、ＥＳＰＲＩＴ（Estimation of Signal Parameters via Rotation Invariance Techniques）法などより分解能の高い方法であってもよい。
到来角度特定部１１７は、第一到来角度算出部１０６が算出した到来角度θａを第一到来角度算出部１０６から取得し、第三到来角度算出部１１６が算出した到来角度θｂを第三到来角度算出部１１６から取得する。到来角度特定部１１７は、到来角度θａと到来角度θｂとに基づいて、搬送波の到来角度θを特定する。例えば、通常時は、精度の高い到来角度θｂを到来角度θとして特定し、第三到来角度算出部１１６の到来角度の算出に異常が発生した場合などには、到来角度θａを到来角度θとして特定してもよい。
なお、本実施形態において、第一到来角度算出部１０６は、アレイアンテナ４２に配列された複数のアンテナ素子のうち、所定の間隔内に設けられた２つのアンテナ素子の組について、それらのアンテナ素子で受信した搬送波を分解して得られるサブキャリアの位相差とそれらのアンテナ素子間の距離とに基づいて式（１）によって到来角度θａを算出することができる。また、２つのアンテナ素子の組を複数選択し、それぞれの組について算出した到来角度θａの平均値などを算出するようにしてもよい。
なお、第一実施形態と組み合わせた場合を例に説明を行ったが、第二〜第三実施形態と組み合わせることも可能である。
なお、第一実施形態と組み合わせた場合を例に説明を行ったが、第二〜第三実施形態と組み合わせることも可能である。
本実施形態によれば、より精度の高い電波到来角度の算出が可能である。
＜第五実施形態＞
以下、本発明の第五実施形態による車両検出システムを、図１１〜図１２を参照して説明する。
図１１は、本発明に係る第五実施形態における車両検出システムの概要を示す図である。
図１１に示すように、本実施形態の車両検出システム１では、アンテナ４１Ａ、アンテナ４１Ｂの他に、３本のアンテナ（アンテナ４３Ａ〜４３Ｃ）が設けられている。アンテナ４３Ａ〜４３Ｃは、互いに十分な距離を置いて設置されている。
以下、本発明の第五実施形態による車両検出システムを、図１１〜図１２を参照して説明する。
図１１は、本発明に係る第五実施形態における車両検出システムの概要を示す図である。
図１１に示すように、本実施形態の車両検出システム１では、アンテナ４１Ａ、アンテナ４１Ｂの他に、３本のアンテナ（アンテナ４３Ａ〜４３Ｃ）が設けられている。アンテナ４３Ａ〜４３Ｃは、互いに十分な距離を置いて設置されている。
図１２は、本発明に係る第五実施形態における電波到来角度検出装置の機能構成を示す図である。
図１２に示すように、電波到来角度検出装置１０は、受信部１０１と、単位信号抽出部１０２と、搬送波分解部１０３と、副搬送波選択部１０４と、位相検出部１０５と、第一到来角度算出部１０６と、平滑化部１０７と、第四到来角度算出部１１８と、を備えている。
受信部１０１は、アンテナ４１Ａ、アンテナ４１Ｂに加え、アンテナ４３Ａ、アンテナ４３Ｂ、アンテナ４３Ｃが受信した電波を取得する。
第四到来角度算出部１１８は、受信部１０１からアンテナ４３Ａ〜４３Ｃが受信した電波を取得する。また、第四到来角度算出部１１８は、時間を測定する時計を備えている。第四到来角度算出部１１８は、アンテナ４３Ａが車両Ａ３から送信された電波を受信すると、その時刻を電波到来角度検出装置１０が備える記憶部に記録する。同様に、第四到来角度算出部１１８は、アンテナ４３Ｂ、４３Ｃが電波を受信した時刻をそれぞれ記録する。そして、第四到来角度算出部１１８は、アンテナ４３Ａ〜４３Ｃが電波を受信した時刻に基づいて車両Ａ３の位置を算出する。位置の算出には、例えばＴＯＡ（Time Of Arrival）方式を用いる。ＴＯＡ方式とは、電波の発信源から複数のアンテナに届くまでの時間から電波の発信源の位置を算出する方法である。第四到来角度算出部１１８は、ＴＤＯＡ（Time Difference of Arrival）方式や、ＲＳＳＩ（Received Signal Strength Indicator）方式などにより車両Ａ３の位置を算出してもよい。ＴＤＯＡ方式は、電波が複数のアンテナに届いた時間差から電波の発信源の位置を算出する方式である。また、ＲＳＳＩ方式は、複数のアンテナに届いた電波の強度と、電波の空間減衰の計算値とから発信源の位置を算出する方式である。
図１２に示すように、電波到来角度検出装置１０は、受信部１０１と、単位信号抽出部１０２と、搬送波分解部１０３と、副搬送波選択部１０４と、位相検出部１０５と、第一到来角度算出部１０６と、平滑化部１０７と、第四到来角度算出部１１８と、を備えている。
受信部１０１は、アンテナ４１Ａ、アンテナ４１Ｂに加え、アンテナ４３Ａ、アンテナ４３Ｂ、アンテナ４３Ｃが受信した電波を取得する。
第四到来角度算出部１１８は、受信部１０１からアンテナ４３Ａ〜４３Ｃが受信した電波を取得する。また、第四到来角度算出部１１８は、時間を測定する時計を備えている。第四到来角度算出部１１８は、アンテナ４３Ａが車両Ａ３から送信された電波を受信すると、その時刻を電波到来角度検出装置１０が備える記憶部に記録する。同様に、第四到来角度算出部１１８は、アンテナ４３Ｂ、４３Ｃが電波を受信した時刻をそれぞれ記録する。そして、第四到来角度算出部１１８は、アンテナ４３Ａ〜４３Ｃが電波を受信した時刻に基づいて車両Ａ３の位置を算出する。位置の算出には、例えばＴＯＡ（Time Of Arrival）方式を用いる。ＴＯＡ方式とは、電波の発信源から複数のアンテナに届くまでの時間から電波の発信源の位置を算出する方法である。第四到来角度算出部１１８は、ＴＤＯＡ（Time Difference of Arrival）方式や、ＲＳＳＩ（Received Signal Strength Indicator）方式などにより車両Ａ３の位置を算出してもよい。ＴＤＯＡ方式は、電波が複数のアンテナに届いた時間差から電波の発信源の位置を算出する方式である。また、ＲＳＳＩ方式は、複数のアンテナに届いた電波の強度と、電波の空間減衰の計算値とから発信源の位置を算出する方式である。
第四到来角度算出部１１８は、車両Ａ３の位置情報を算出すると、車両Ａ３とアンテナ４１Ａを結ぶ直線と地面に対して平行な面とが交わって出来る角度（車両位置角度）を算出する。第四到来角度算出部１１８は、算出した車両位置角度を平滑化部１０７へ出力する。
なお、第四到来角度算出部１１８は、ＴＯＡ方式、ＴＤＯＡ方式、ＲＳＳＩ方式のうちの２つまたは３つ全ての方式で車両Ａ３の位置情報を算出し、それぞれの方式ごとに車両位置角度を算出してもよい。
なお、第四到来角度算出部１１８は、ＴＯＡ方式、ＴＤＯＡ方式、ＲＳＳＩ方式のうちの２つまたは３つ全ての方式で車両Ａ３の位置情報を算出し、それぞれの方式ごとに車両位置角度を算出してもよい。
第一到来角度算出部１０６は、アンテナ４１Ａ、４１Ｂが受信した電波に基づいて、第一実施形態と同様に電波の到来角度を算出し、平滑化部１０７へ出力する。平滑化部１０７は、例えば、第一実施形態の方法による到来角度と１つまたは複数の車両位置角度の平均を求め、その値を電波到来角度θとする。平滑化部１０７は、電波到来角度θを誤検知防止装置２０へ出力する。
本実施形態によれば、複数の到来角度の算出方式を組み合わせることで、到来角度の算出の精度の向上を図ることができる。
なお、第一実施形態と組み合わせた場合を例に説明を行ったが、第二〜第四実施形態と組み合わせることも可能である。例えば、第四実施形態と組み合わせた場合、ビームフォーミング法による到来角度と、他の方法（第一実施形態、ＴＯＡ方式、ＴＤＯＡ方式、ＲＳＳＩ方式）によって算出した到来角度が大きく異なり、他の方法によって算出した到来角度が所定の範囲内に収まるような場合は、ビームフォーミング法によって算出した値は何らかの誤りを含んでいると判定して、他の方法に基づいて到来角度を算出してもよい。
なお、第一実施形態と組み合わせた場合を例に説明を行ったが、第二〜第四実施形態と組み合わせることも可能である。例えば、第四実施形態と組み合わせた場合、ビームフォーミング法による到来角度と、他の方法（第一実施形態、ＴＯＡ方式、ＴＤＯＡ方式、ＲＳＳＩ方式）によって算出した到来角度が大きく異なり、他の方法によって算出した到来角度が所定の範囲内に収まるような場合は、ビームフォーミング法によって算出した値は何らかの誤りを含んでいると判定して、他の方法に基づいて到来角度を算出してもよい。
＜第六実施形態＞
以下、本発明の第六実施形態による車両検出システムを、図１３〜図１５を参照して説明する。
図１３は、本発明に係る第六実施形態における電波到来角度検出装置の機能構成を示す図である。
図１３に示すように、電波到来角度検出装置１０は、受信部１０１と、単位信号抽出部１０２と、搬送波分解部１０３と、副搬送波選択部１０４と、位相検出部１０５と、第一到来角度算出部１０６と、角度算出実行判定部１１９と、を備えている。
角度算出実行判定部１１９は、複数のアンテナで検出された搬送波に含まれるサブキャリアについて、所定のアンテナ間で比較したサブキャリアの位相または振幅の差異の大きさに基づいて、到来角度の算出を行うか否かを判定する。具体的には、角度算出実行判定部１１９は、同一の周波数を有する第一副搬送波（サブキャリアＡα）と第二副搬送波（サブキャリアＢα）の位相差または信号レベルの差の大きさが所定の閾値を超えると到来角度の算出を行わないと判定する。また、本実施形態の第一到来角度算出部１０６は、角度算出実行判定部１１９が到来角度の算出を行うと判定した場合に、電波の到来方向の算出を行う。
以下、本発明の第六実施形態による車両検出システムを、図１３〜図１５を参照して説明する。
図１３は、本発明に係る第六実施形態における電波到来角度検出装置の機能構成を示す図である。
図１３に示すように、電波到来角度検出装置１０は、受信部１０１と、単位信号抽出部１０２と、搬送波分解部１０３と、副搬送波選択部１０４と、位相検出部１０５と、第一到来角度算出部１０６と、角度算出実行判定部１１９と、を備えている。
角度算出実行判定部１１９は、複数のアンテナで検出された搬送波に含まれるサブキャリアについて、所定のアンテナ間で比較したサブキャリアの位相または振幅の差異の大きさに基づいて、到来角度の算出を行うか否かを判定する。具体的には、角度算出実行判定部１１９は、同一の周波数を有する第一副搬送波（サブキャリアＡα）と第二副搬送波（サブキャリアＢα）の位相差または信号レベルの差の大きさが所定の閾値を超えると到来角度の算出を行わないと判定する。また、本実施形態の第一到来角度算出部１０６は、角度算出実行判定部１１９が到来角度の算出を行うと判定した場合に、電波の到来方向の算出を行う。
図１４は、本発明に係る第六実施形態における角度算出実行判定部による角度算出の実行判定を説明する第一の図である。
図１４に示すように、アンテナ４１Ａは、車両Ａ４から発信された搬送波の直接波Ｅ１と、反射波Ｆ１を受信する。同様にアンテナ４１Ｂは、車両Ａ４から発信された搬送波の直接波Ｅ２と、反射波Ｆ２を受信する。このように車両Ａ４から発信された搬送波は、様々な経路を通ってアンテナ４１Ａ、４１Ｂに到着する。なお、反射波Ｆ１、Ｆ２は、反射波の一例であって実際には他の様々な経路を辿ってアンテナ４１Ａ等に到着する複数の反射波が存在する。反射波Ｆ１は、直接波Ｅ１と比較して長い経路を辿って到着するため、直接波Ｅ１と反射波Ｆ１の位相にはずれが生じる。アンテナ４１Ａは、直接波Ｅ１と複数の反射波Ｆ１などの合成波を受信する。アンテナ４１Ｂについても同様である。アンテナ４１Ａ及びアンテナ４１Ｂが受信する搬送波には、直接波Ｅ１と反射波Ｆ１が干渉し信号レベルが変動するいわゆるフェージングが生じる。
図１４に示すように、アンテナ４１Ａは、車両Ａ４から発信された搬送波の直接波Ｅ１と、反射波Ｆ１を受信する。同様にアンテナ４１Ｂは、車両Ａ４から発信された搬送波の直接波Ｅ２と、反射波Ｆ２を受信する。このように車両Ａ４から発信された搬送波は、様々な経路を通ってアンテナ４１Ａ、４１Ｂに到着する。なお、反射波Ｆ１、Ｆ２は、反射波の一例であって実際には他の様々な経路を辿ってアンテナ４１Ａ等に到着する複数の反射波が存在する。反射波Ｆ１は、直接波Ｅ１と比較して長い経路を辿って到着するため、直接波Ｅ１と反射波Ｆ１の位相にはずれが生じる。アンテナ４１Ａは、直接波Ｅ１と複数の反射波Ｆ１などの合成波を受信する。アンテナ４１Ｂについても同様である。アンテナ４１Ａ及びアンテナ４１Ｂが受信する搬送波には、直接波Ｅ１と反射波Ｆ１が干渉し信号レベルが変動するいわゆるフェージングが生じる。
本実施形態では、第一実施形態と同様、アンテナ４１Ａ及びアンテナ４１Ｂで受信したそれぞれの搬送波について、単位信号抽出部１０２がシンボルを抽出し、搬送波分解部１０３がＦＦＴによりサブキャリア成分信号群に分解する。そして、副搬送波選択部１０４が、アンテナ４１Ａに関するサブキャリア成分信号群Ａ及びアンテナ４１Ｂに関するサブキャリア成分信号群Ｂのそれぞれから同じ周波数のサブキャリアを選択し、位相検出部１０５がそれぞれのサブキャリアの位相を検出する。そして、角度算出実行判定部１１９は、副搬送波選択部１０４が選択したアンテナ４１Ａに関するサブキャリアＡα及びアンテナ４１Ｂに関するサブキャリアＢαの信号レベルを比較する。あるいは、角度算出実行判定部１１９は、位相検出部１０５が検出したサブキャリアＡα及びサブキャリアＢαの位相を比較する。比較の結果、信号レベルの差分値が信号レベルについて予め定められた許容範囲に収まらない場合、または、位相の差分値が位相差について予め定められた許容範囲に収まらない場合、または、その両方の条件を満たす場合、角度算出実行判定部１１９は、これらのサブキャリアＡα、サブキャリアＢαを用いて到来角度を算出しても、フェージングの影響により正確な到来角度を算出できないと判断し、到来角度の算出を行わないと判定する。また、信号レベルの差分値や位相差が所定の範囲内に収まる場合、角度算出実行判定部１１９は、到来角度の算出を行うと判定する。
図１５は、本発明に係る第六実施形態における角度算出実行判定部による角度算出の実行判定を説明する第二の図である。
図１５（ａ）は、角度算出実行判定部１１９が到来角度の算出を行うと判定する場合のアンテナ４１Ａに関するサブキャリアＡα及びアンテナ４１Ｂに関するサブキャリアＢαの信号レベルの一例を示す図である。信号レベル１Ｓは、アンテナ４１Ａに関するサブキャリアＡαの信号レベルである。信号レベル２Ｓは、アンテナ４１Ｂに関するサブキャリアＢαの信号レベルである。範囲Ｗ１は、信号レベルについて予め定められた許容範囲である。図１５（ａ）の場合、信号レベル１Ｓと信号レベル２Ｓの差分値は、許容範囲Ｗ１以下なので、角度算出実行判定部１１９は、到来角度の算出を行うと判定する。
図１５（ｂ）は、角度算出実行判定部１１９が到来角度の算出を行わないと判定する場合のアンテナ４１Ａに関するサブキャリアＡα及びアンテナ４１Ｂに関するサブキャリアＢαの信号レベルの一例を示す図である。図１５（ｂ）の場合、信号レベル１Ｓと信号レベル２Ｓの差分は、許容範囲Ｗ１を超えているので、角度算出実行判定部１１９は、到来角度の算出を行わないと判定する。
図１５は、信号レベルについて判定する場合の図であるが、角度算出実行判定部１１９は、サブキャリア間の位相差に基づいて到来角度の算出の実行可否を判定しても良いし、信号レベルと位相差の両方に基づいて到来角度の算出の実行可否を判定しても良い。
また、角度算出実行判定部１１９は、アンテナ４１Ａとアンテナ４１Ｂそれぞれに関するサブキャリアついて、複数の周波数成分を選択し、それら複数のサブキャリアの信号レベルや位相差の平均値などを算出し、それら平均値などを比較して角度算出の実行可否を判定してもよい。
図１５（ａ）は、角度算出実行判定部１１９が到来角度の算出を行うと判定する場合のアンテナ４１Ａに関するサブキャリアＡα及びアンテナ４１Ｂに関するサブキャリアＢαの信号レベルの一例を示す図である。信号レベル１Ｓは、アンテナ４１Ａに関するサブキャリアＡαの信号レベルである。信号レベル２Ｓは、アンテナ４１Ｂに関するサブキャリアＢαの信号レベルである。範囲Ｗ１は、信号レベルについて予め定められた許容範囲である。図１５（ａ）の場合、信号レベル１Ｓと信号レベル２Ｓの差分値は、許容範囲Ｗ１以下なので、角度算出実行判定部１１９は、到来角度の算出を行うと判定する。
図１５（ｂ）は、角度算出実行判定部１１９が到来角度の算出を行わないと判定する場合のアンテナ４１Ａに関するサブキャリアＡα及びアンテナ４１Ｂに関するサブキャリアＢαの信号レベルの一例を示す図である。図１５（ｂ）の場合、信号レベル１Ｓと信号レベル２Ｓの差分は、許容範囲Ｗ１を超えているので、角度算出実行判定部１１９は、到来角度の算出を行わないと判定する。
図１５は、信号レベルについて判定する場合の図であるが、角度算出実行判定部１１９は、サブキャリア間の位相差に基づいて到来角度の算出の実行可否を判定しても良いし、信号レベルと位相差の両方に基づいて到来角度の算出の実行可否を判定しても良い。
また、角度算出実行判定部１１９は、アンテナ４１Ａとアンテナ４１Ｂそれぞれに関するサブキャリアついて、複数の周波数成分を選択し、それら複数のサブキャリアの信号レベルや位相差の平均値などを算出し、それら平均値などを比較して角度算出の実行可否を判定してもよい。
本実施形態によれば、反射波のあるマルチパス環境で、フェージングによる角度検出誤差を低減することができる。なお、本実施形態は、第一〜五実施形態の何れとも組み合わせることが可能である。
＜第七実施形態＞
以下、本発明の第七実施形態による車両検出システムを、図１６を参照して説明する。
第六実施形態では、角度算出実行判定部１１９は、アンテナ間の信号レベル、位相差に基づいて角度算出の実行可否を判定した。第七実施形態では、角度算出実行判定部１１９は、同一アンテナのサブキャリア間の信号レベルを比較し、信号レベルの差の大きさが所定の閾値を超えると到来角度の算出を行わないと判定する。
以下、本発明の第七実施形態による車両検出システムを、図１６を参照して説明する。
第六実施形態では、角度算出実行判定部１１９は、アンテナ間の信号レベル、位相差に基づいて角度算出の実行可否を判定した。第七実施形態では、角度算出実行判定部１１９は、同一アンテナのサブキャリア間の信号レベルを比較し、信号レベルの差の大きさが所定の閾値を超えると到来角度の算出を行わないと判定する。
図１６は、本発明に係る第七実施形態における角度算出実行判定部による角度算出の実行判定を説明する図である。
図１６（ａ）は、角度算出実行判定部１１９が到来角度の算出を行うと判定する場合のアンテナ４１Ａに関する複数サブキャリアの信号レベルの一例を示す図である。左から順にサブキャリア１、サブキャリア２、サブキャリア３の信号レベルが示されている。範囲Ｗ２は、信号レベルについて予め定められた許容範囲である。図１６（ａ）の場合、サブキャリア１〜３の信号レベルは、Ｗ２の範囲内に収まるので、角度算出実行判定部１１９は、到来角度の算出を行うと判定する。
図１６（ｂ）は、角度算出実行判定部１１９が到来角度の算出を行わないと判定する場合のアンテナ４１Ａに関する複数サブキャリアの信号レベルの一例を示す図である。図１６（ｂ）の場合、サブキャリア１とサブキャリア２の信号レベルの差分値、及び、サブキャリア２とサブキャリア３の信号レベルの差分値はＷ２の範囲を超えているので、角度算出実行判定部１１９は、到来角度の算出を行わないと判定する。
図１６（ａ）は、角度算出実行判定部１１９が到来角度の算出を行うと判定する場合のアンテナ４１Ａに関する複数サブキャリアの信号レベルの一例を示す図である。左から順にサブキャリア１、サブキャリア２、サブキャリア３の信号レベルが示されている。範囲Ｗ２は、信号レベルについて予め定められた許容範囲である。図１６（ａ）の場合、サブキャリア１〜３の信号レベルは、Ｗ２の範囲内に収まるので、角度算出実行判定部１１９は、到来角度の算出を行うと判定する。
図１６（ｂ）は、角度算出実行判定部１１９が到来角度の算出を行わないと判定する場合のアンテナ４１Ａに関する複数サブキャリアの信号レベルの一例を示す図である。図１６（ｂ）の場合、サブキャリア１とサブキャリア２の信号レベルの差分値、及び、サブキャリア２とサブキャリア３の信号レベルの差分値はＷ２の範囲を超えているので、角度算出実行判定部１１９は、到来角度の算出を行わないと判定する。
反射波の位相は、周波数によって同じ経路でも大きく変わる。周波数の異なる複数のサブキャリアについて信号レベルを比較し、その差が大きい場合は、フェージングの影響により一つまたは複数の周波数について合成波の振幅が大きく変動している可能性がある。そのような状況では、ある周波数のサブキャリアに注目して到来角度を算出しても、そのサブキャリアに対するフェージングの影響度が分からず、算出した到来角度の精度についても不明である。従って、そのような状況下では、角度算出実行判定部１１９は、到来角度の算出を行わないと判定する。
本実施形態によれば、反射波のあるマルチパス環境で、フェージングによる角度検出誤差を低減することができる。なお、第七実施形態は、第一〜第六実施形態と組み合わせることができる。
本実施形態によれば、反射波のあるマルチパス環境で、フェージングによる角度検出誤差を低減することができる。なお、第七実施形態は、第一〜第六実施形態と組み合わせることができる。
なお、上述した電波到来角度検出装置１０における各処理の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムを電波到来角度検出装置１０のコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われるようにしてもよい。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしてもよい。
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。
また、電波到来角度検出装置１０は、１台のコンピュータで構成されていても良いし、通信可能に接続された複数のコンピュータで構成されていてもよい。
また、電波到来角度検出装置１０は、１台のコンピュータで構成されていても良いし、通信可能に接続された複数のコンピュータで構成されていてもよい。
その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能である。また、この発明の技術範囲は上記の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。なお、第三到来角度算出部１１６は、信号処理部の一例であり、第四到来角度算出部１１８は、位置推定部の一例である。
１・・・車両検出システム
１０・・・電波到来角度検出装置
１０１・・・受信部
１０２・・・単位信号抽出部
１０３・・・搬送波分解部
１０４・・・副搬送波選択部
１０５・・・位相検出部
１０６・・・第一到来角度算出部
１０７・・・平滑化部
１０８・・・中間周波数帯変換部
１０９・・・標本化部
１１０・・・第二到来角度算出部
１１１・・・バンドパスフィルタ
１１２・・・局部発信機
１１３・・・ミキサ
１１４・・・バンドパスフィルタ
１１５・・・Ａ／Ｄコンバータ
１１６・・・第三到来角度算出部
１１７・・・到来角度特定部
１１８・・・第四到来角度算出部
１１９・・・角度算出実行判定部
２０・・・誤検知防止装置
２０１・・・到来角度情報取得部
２０２・・・誤検出判定部
２０３・・・判定結果送信部
３０Ａ，３０Ｂ・・・車両検知器
４０・・・無線通信機
４１Ａ、４１Ｂ、４３Ａ，４３Ｂ，４３Ｃ・・・アンテナ
４２・・・アレイアンテナ
５０・・・路側課金システム
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３・・・車線
Ａ１、Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ａ５・・・車両
１０・・・電波到来角度検出装置
１０１・・・受信部
１０２・・・単位信号抽出部
１０３・・・搬送波分解部
１０４・・・副搬送波選択部
１０５・・・位相検出部
１０６・・・第一到来角度算出部
１０７・・・平滑化部
１０８・・・中間周波数帯変換部
１０９・・・標本化部
１１０・・・第二到来角度算出部
１１１・・・バンドパスフィルタ
１１２・・・局部発信機
１１３・・・ミキサ
１１４・・・バンドパスフィルタ
１１５・・・Ａ／Ｄコンバータ
１１６・・・第三到来角度算出部
１１７・・・到来角度特定部
１１８・・・第四到来角度算出部
１１９・・・角度算出実行判定部
２０・・・誤検知防止装置
２０１・・・到来角度情報取得部
２０２・・・誤検出判定部
２０３・・・判定結果送信部
３０Ａ，３０Ｂ・・・車両検知器
４０・・・無線通信機
４１Ａ、４１Ｂ、４３Ａ，４３Ｂ，４３Ｃ・・・アンテナ
４２・・・アレイアンテナ
５０・・・路側課金システム
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３・・・車線
Ａ１、Ａ２，Ａ３，Ａ４，Ａ５・・・車両
Claims (11)
- 異なる周波数を有する複数の副搬送波を多重化した搬送波である第一搬送波及び第二搬送波であって、第一アンテナが受信した前記第一搬送波と第二アンテナが受信した前記第二搬送波のそれぞれについて、前記第一搬送波及び前記第二搬送波が伝送する信号を構成する複数の単位信号のうち、単一の単位信号から抽出した部分信号を複数の前記副搬送波からなる副搬送波群に分解する搬送波分解部と、
前記搬送波分解部が前記第一搬送波を分解して得られた第一副搬送波群から選択した第一副搬送波と前記搬送波分解部が前記第二搬送波を分解して得られた第二副搬送波群から選択した前記第一副搬送波と同一の周波数を有する第二副搬送波の位相差と、前記第一アンテナ及び前記第二アンテナの配置位置との幾何学的関係に基づいて、前記第一アンテナへの前記第一搬送波の到来角度または前記第二アンテナへの前記第二搬送波の到来角度を算出する到来角度算出部と、
前記搬送波の周波数を中間周波数に変換する中間周波数帯変換部と、
前記中間周波数帯変換部が変換した搬送波から所定の長さの部分信号を３つ以上、時間の経過に沿ってサンプリングする標本化部と、
を備え、
前記搬送波分解部は、前記標本化部が前記第一搬送波からサンプリングした３つ以上の部分信号のそれぞれを各部分信号に対応した第一副搬送波群に、前記第二搬送波からサンプリングした３つ以上の部分信号のそれぞれを各部分信号に対応した第二副搬送波群に分解し、
前記到来角度算出部は、サンプリングした時刻を同じくする前記第一副搬送波群と前記第二副搬送波群の全ての組について、各組における前記第一副搬送波群から選択された前記第一副搬送波と前記第二副搬送波群から選択された前記第一副搬送波と同一の周波数を有する前記第二副搬送波を用いて算出された到来角度算出値を比較して、到来角度算出値の差分が所定の範囲内となる複数の到来角度算出値に基づいて前記到来角度を算出する、
電波到来角度検出装置。 - 前記同一の周波数を有する前記第一副搬送波及び前記第二副搬送波の組を、複数の周波数について選択し、それぞれの周波数ごとに前記到来角度算出部が算出して得られた到来角度を平滑化する平滑化部、
をさらに備える請求項１に記載の電波到来角度検出装置。 - アレイアンテナの備える複数のアンテナ素子で受信する前記搬送波に含まれる副搬送波の振幅及び位相に対する信号処理に基づいて前記搬送波の到来角度を算出する信号処理部、
をさらに備える請求項１から請求項２の何れか１項に記載の電波到来角度検出装置。 - ２つ以上のアンテナそれぞれで受信する前記搬送波の受信時刻または電波強度を用いて前記搬送波の発信位置を算出する位置推定部、
をさらに備え、
前記到来角度算出部は、さらに前記発信位置と前記第一アンテナまたは前記第二アンテナの位置関係が示す前記発信位置に基づく前記搬送波の到来角度を用いて、前記到来角度を算出する、
請求項１から請求項３の何れか１項に記載の電波到来角度検出装置。 - 複数の前記副搬送波の間で比較した位相差または信号レベルの差の大きさに基づいて、前記到来角度の算出を行うか否かを判定する角度算出実行判定部、
をさらに備え、
前記到来角度算出部は、前記角度算出実行判定部が到来方向の算出を行うと判定した場合のみ前記到来方向の算出を行う、
請求項１から請求項４の何れか１項に記載の電波到来角度検出装置。 - 前記角度算出実行判定部は、同一の周波数を有する前記第一副搬送波と前記第二副搬送波の位相差または信号レベルの差の大きさが所定の閾値を超えると到来角度の算出を行わないと判定する、
請求項５に記載の電波到来角度検出装置。 - 前記角度算出実行判定部は、前記第一副搬送波群または前記第二副搬送波群のうち少なくとも一方について、当該副搬送波群に含まれる複数の副搬送波の間で信号レベルを比較し、信号レベルの差の大きさが所定の閾値を超えると到来角度の算出を行わないと判定する、
請求項５または請求項６に記載の電波到来角度検出装置。 - 請求項１から請求項７の何れか１項に記載の電波到来角度検出装置と、誤検知防止装置と、を備える車両検出システムであって、
前記誤検知防止装置は、
前記電波到来角度検出装置が算出した到来角度が、検出すべき車両が存在する位置に対応する所定の角度の範囲に含まれるか否かを判定する誤検出判定部、
を備える、
車両検出システム。 - 異なる周波数を有する複数の副搬送波を多重化した搬送波である第一搬送波及び第二搬送波であって、第一アンテナが受信した前記第一搬送波と第二アンテナが受信した前記第二搬送波のそれぞれについて、前記第一搬送波及び前記第二搬送波が伝送する信号を構成する複数の単位信号のうち、単一の単位信号から抽出した部分信号を複数の前記副搬送波からなる副搬送波群に分解する搬送波分解部と、
前記搬送波分解部が前記第一搬送波を分解して得られた第一副搬送波群から選択した第一副搬送波と前記搬送波分解部が前記第二搬送波を分解して得られた第二副搬送波群から選択した前記第一副搬送波と同一の周波数を有する第二副搬送波の位相差と、前記第一アンテナ及び前記第二アンテナの配置位置との幾何学的関係に基づいて、前記第一アンテナへの前記第一搬送波の到来角度または前記第二アンテナへの前記第二搬送波の到来角度を算出する到来角度算出部と、
を備える電波到来角度検出装置と、
前記電波到来角度検出装置が算出した到来角度が、車両が存在する位置に対応する所定の角度の範囲に含まれるか否かを判定する誤検出判定部、
を備える、誤検知防止装置と、
前記車両が走行する車線の上方に設けられた前記車両が搭載する車載器との間で通信を行うアンテナであって、地面に対して垂直方向上下となるように配置される第三アンテナおよび第四アンテナと、前記第四アンテナと地面に対して水平方向に並べて配置した第五アンテナと、
を備え、
前記電波到来角度検出装置は、
前記第三アンテナを前記第一アンテナとし、前記第四アンテナを前記第二アンテナとした場合の前記第二アンテナへの前記第二搬送波の到来角度を算出し、
前記第五アンテナを前記第一アンテナとし、前記第四アンテナを前記第二アンテナとした場合の前記第二アンテナへの前記第二搬送波の到来角度を算出する、
車両検出システム。 - 異なる周波数を有する複数の副搬送波を多重化した搬送波である第一搬送波及び第二搬送波であって、第一アンテナが受信した前記第一搬送波と第二アンテナが受信した前記第二搬送波のそれぞれについて、前記第一搬送波及び前記第二搬送波が伝送する信号を構成する複数の単位信号のうち、単一の単位信号から抽出した部分信号を複数の前記副搬送波からなる副搬送波群に分解するステップと、
前記第一搬送波を分解して得られた第一副搬送波群から選択した第一副搬送波と前記第二搬送波を分解して得られた第二副搬送波群から選択した前記第一副搬送波と同一の周波数を有する第二副搬送波の位相差と、前記第一アンテナ及び前記第二アンテナの配置位置との幾何学的関係に基づいて、前記第一アンテナへの前記第一搬送波の到来角度または前記第二アンテナへの前記第二搬送波の到来角度を算出するステップと、
前記搬送波の周波数を中間周波数に変換し、その変換した搬送波から所定の長さの部分信号を３つ以上、時間の経過に沿ってサンプリングするステップと、
を有し、
前記副搬送波群に分解するステップでは、前記時間の経過に沿ってサンプリングするステップによって前記第一搬送波からサンプリングした３つ以上の部分信号のそれぞれを各部分信号に対応した第一副搬送波群に分解し、また、前記時間の経過に沿ってサンプリングするステップによって前記第二搬送波からサンプリングした３つ以上の部分信号のそれぞれを各部分信号に対応した第二副搬送波群に分解し、
前記到来角度を算出するステップでは、サンプリングした時刻を同じくする前記第一副搬送波群と前記第二副搬送波群の全ての組について、各組における前記第一副搬送波群から選択された前記第一副搬送波と前記第二副搬送波群から選択された前記第一副搬送波と同一の周波数を有する前記第二副搬送波を用いて算出された到来角度算出値を比較して、到来角度算出値の差分が所定の範囲内となる複数の到来角度算出値に基づいて前記到来角度を算出する、
電波到来角度検出方法。 - 請求項１０に記載の電波到来角度検出方法によって到来角度を算出し、
算出した前記到来角度が、検出すべき車両が存在する位置に対応する所定の角度の範囲に含まれるか否かを判定する、
車両誤検出防止方法。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2015074401A JP6381134B2 (ja) | 2015-03-31 | 2015-03-31 | 電波到来角度検出装置、車両検出システム、電波到来角度検出方法及び車両誤検出防止方法 |
| GB1714277.9A GB2558030B (en) | 2015-03-31 | 2015-11-26 | Radio wave arrival angle detection device, vehicle detection system, radio wave arrival angle detection method, and vehicle erroneous detection prevention |
| SG11201707088QA SG11201707088QA (en) | 2015-03-31 | 2015-11-26 | Radio wave arrival angle detection device, vehicle detection system, radio wave arrival angle detection method, and vehicle erroneous detection prevention method |
| US15/555,804 US10557914B2 (en) | 2015-03-31 | 2015-11-26 | Radio wave arrival angle detection device, vehicle detection system, radio wave arrival angle detection method, and vehicle erroneous detection prevention method |
| PCT/JP2015/083257 WO2016157613A1 (ja) | 2015-03-31 | 2015-11-26 | 電波到来角度検出装置、車両検出システム、電波到来角度検出方法及び車両誤検出防止方法 |
| KR1020177026333A KR102027666B1 (ko) | 2015-03-31 | 2015-11-26 | 전파 도래 각도 검출 장치, 차량 검출 시스템, 전파 도래 각도 검출 방법 및 차량 오검출 방지 방법 |
| HK18113393.6A HK1254250A1 (zh) | 2015-03-31 | 2018-10-18 | 無線電波到達角度檢測裝置，車輛檢測系統，無線電波到達角度檢測方法和車輛誤檢預防方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2015074401A JP6381134B2 (ja) | 2015-03-31 | 2015-03-31 | 電波到来角度検出装置、車両検出システム、電波到来角度検出方法及び車両誤検出防止方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2016194454A JP2016194454A (ja) | 2016-11-17 |
| JP6381134B2 true JP6381134B2 (ja) | 2018-08-29 |
Family
ID=57005845
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2015074401A Active JP6381134B2 (ja) | 2015-03-31 | 2015-03-31 | 電波到来角度検出装置、車両検出システム、電波到来角度検出方法及び車両誤検出防止方法 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US10557914B2 (ja) |
| JP (1) | JP6381134B2 (ja) |
| KR (1) | KR102027666B1 (ja) |
| GB (1) | GB2558030B (ja) |
| HK (1) | HK1254250A1 (ja) |
| SG (1) | SG11201707088QA (ja) |
| WO (1) | WO2016157613A1 (ja) |
Families Citing this family (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6381134B2 (ja) * | 2015-03-31 | 2018-08-29 | 三菱重工機械システム株式会社 | 電波到来角度検出装置、車両検出システム、電波到来角度検出方法及び車両誤検出防止方法 |
| KR101876645B1 (ko) * | 2016-12-05 | 2018-07-09 | 연세대학교 산학협력단 | 시간차이에 기초하여 도착각도를 산출하는 시스템 및 방법 |
| GB2573957B (en) * | 2017-03-01 | 2022-07-13 | Mitsubishi Heavy Ind Mach Systems Ltd | Angle-of-arrival identification device, toll collection system, and angle-of-arrival identification method |
| WO2019172009A1 (ja) * | 2018-03-08 | 2019-09-12 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 通信装置、位置推定方法、位置推定プログラム、および通信システム |
| JP7241296B2 (ja) * | 2018-03-08 | 2023-03-17 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 通信装置、位置推定方法、位置推定プログラム、および通信システム |
| JP6951276B2 (ja) * | 2018-03-12 | 2021-10-20 | 株式会社東芝 | 無線受信機、無線受信方法及び無線システム |
| CN112534292B (zh) * | 2018-08-03 | 2022-08-05 | 株式会社村田制作所 | 电波到来方向推定装置 |
| US11169240B1 (en) * | 2018-11-30 | 2021-11-09 | Ball Aerospace & Technologies Corp. | Systems and methods for determining an angle of arrival of a signal at a planar array antenna |
| US11313937B2 (en) * | 2018-12-14 | 2022-04-26 | Qorvo Us, Inc. | Systems and methods for angle of arrival estimation |
| CN109884584B (zh) * | 2019-01-23 | 2020-10-30 | 李超 | 一种定位方法、装置及终端设备 |
| US11327142B2 (en) | 2019-03-29 | 2022-05-10 | Ball Aerospace & Technologies Corp. | Systems and methods for locating and tracking radio frequency transmitters |
| US11768266B2 (en) * | 2020-03-31 | 2023-09-26 | WiTagg, Inc. | System and method for estimating the angle of arrival using antenna arrays |
| CN111815962A (zh) * | 2020-07-08 | 2020-10-23 | 支付宝(杭州)信息技术有限公司 | 车辆身份的识别方法、装置、主设备和从设备 |
| JP2022165747A (ja) * | 2021-04-20 | 2022-11-01 | 三菱重工業株式会社 | 方向探知装置、強度差テーブルの取得方法、方向探知方法及び方向探知プログラム |
| EP4235204A1 (en) * | 2022-02-23 | 2023-08-30 | Nxp B.V. | Angle-of-arrival estimation method for arbitrary antenna spacings and corresponding communication device |
| WO2024030070A1 (zh) * | 2022-08-01 | 2024-02-08 | 华为技术有限公司 | 一种角度确定方法和装置 |
| KR102657507B1 (ko) * | 2023-10-06 | 2024-04-15 | (주)비스타컴 | 휴대용 하이브리드 드론방어 장비 |
Family Cites Families (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3437947B2 (ja) * | 2000-01-18 | 2003-08-18 | 三菱電機株式会社 | 到来波推定装置 |
| JP2001285927A (ja) * | 2000-03-29 | 2001-10-12 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 通信端末装置及び無線通信方法 |
| JP3756122B2 (ja) * | 2002-03-05 | 2006-03-15 | シャープ株式会社 | Ｏｆｄｍ復調装置 |
| JP4555656B2 (ja) * | 2003-10-16 | 2010-10-06 | 日本放送協会 | 電波到来方向推定装置 |
| JP2005348278A (ja) * | 2004-06-07 | 2005-12-15 | Kojima Press Co Ltd | 所望波到来方向推定装置 |
| WO2006095463A1 (ja) * | 2005-03-09 | 2006-09-14 | Omron Corporation | 距離測定装置、距離測定方法、反射体、および通信システム |
| JP2009212771A (ja) * | 2008-03-04 | 2009-09-17 | Mitsubishi Electric Corp | 路側装置及び車載器 |
| JP4591565B2 (ja) | 2008-07-14 | 2010-12-01 | ソニー株式会社 | 受信装置、無線通信システム、位置推定方法、及びプログラム |
| JP5059717B2 (ja) * | 2008-09-04 | 2012-10-31 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | モノパルスレーダ装置 |
| JP2010258791A (ja) * | 2009-04-24 | 2010-11-11 | Kyocera Corp | 基地局装置および空きチャネル判定方法 |
| JP2010276531A (ja) * | 2009-05-29 | 2010-12-09 | Hitachi Ltd | 到来方向推定装置及び到来方向推定方法 |
| WO2011158056A1 (en) * | 2010-06-19 | 2011-12-22 | Nokia Corporation | Method and apparatus for estimating direction of arrival |
| WO2012100240A2 (en) * | 2011-01-22 | 2012-07-26 | Diani Systems, Inc. | High resolution wireless indoor positioning system for legacy standards-based narrowband mobile radios |
| WO2013118557A1 (ja) | 2012-02-08 | 2013-08-15 | アルプス電気株式会社 | マルチパス検出方法及び到来角度算出装置 |
| US9823330B2 (en) * | 2013-05-03 | 2017-11-21 | Cisco Technology, Inc. | Angle of arrival location sensing with antenna array |
| JP6258176B2 (ja) * | 2014-09-25 | 2018-01-10 | 株式会社Ｎｔｔドコモ | マルチキャリア送信システム |
| JP6381134B2 (ja) * | 2015-03-31 | 2018-08-29 | 三菱重工機械システム株式会社 | 電波到来角度検出装置、車両検出システム、電波到来角度検出方法及び車両誤検出防止方法 |
-
2015
- 2015-03-31 JP JP2015074401A patent/JP6381134B2/ja active Active
- 2015-11-26 US US15/555,804 patent/US10557914B2/en active Active
- 2015-11-26 KR KR1020177026333A patent/KR102027666B1/ko active IP Right Grant
- 2015-11-26 GB GB1714277.9A patent/GB2558030B/en active Active
- 2015-11-26 WO PCT/JP2015/083257 patent/WO2016157613A1/ja active Application Filing
- 2015-11-26 SG SG11201707088QA patent/SG11201707088QA/en unknown
-
2018
- 2018-10-18 HK HK18113393.6A patent/HK1254250A1/zh unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR102027666B1 (ko) | 2019-10-01 |
| SG11201707088QA (en) | 2017-10-30 |
| GB2558030A (en) | 2018-07-04 |
| US20180038935A1 (en) | 2018-02-08 |
| JP2016194454A (ja) | 2016-11-17 |
| KR20170117585A (ko) | 2017-10-23 |
| GB201714277D0 (en) | 2017-10-18 |
| US10557914B2 (en) | 2020-02-11 |
| GB2558030A8 (en) | 2018-09-19 |
| WO2016157613A1 (ja) | 2016-10-06 |
| GB2558030B (en) | 2020-11-18 |
| HK1254250A1 (zh) | 2019-07-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6381134B2 (ja) | 電波到来角度検出装置、車両検出システム、電波到来角度検出方法及び車両誤検出防止方法 | |
| EP0580139B1 (en) | Transponder location and tracking system and method | |
| JP5278484B2 (ja) | レーダ装置 | |
| US8816902B2 (en) | Radar apparatus | |
| US11624819B2 (en) | Signal processing device, radar device and signal processing method | |
| US20070222672A1 (en) | Method for Processing Signals in a Direction-Finding System | |
| US20150130655A1 (en) | Radar apparatus and angle verification method | |
| US10983195B2 (en) | Object detection apparatus | |
| JP5601314B2 (ja) | レーダ装置 | |
| US9568601B1 (en) | Successive-MFCW modulation for ultra-fast narrowband radar | |
| KR102266016B1 (ko) | 도래 각도 특정 장치, 요금 수수 시스템 및 도래 각도 특정 방법 | |
| JP7274343B2 (ja) | レーダ装置、および、信号処理方法 | |
| JP2010181182A (ja) | 車載レーダ装置、及びターゲット認識方法 | |
| JP2019174130A (ja) | レーダ装置およびレーダ装置の物標検出方法 | |
| JP7274342B2 (ja) | レーダ装置、および、信号処理方法 | |
| JP6992704B2 (ja) | 物体検知装置 | |
| JP2010237087A (ja) | レーダ装置及びそれを用いた電波到来方向の計測方法 | |
| JP2012163400A (ja) | レーダ装置 | |
| Searle | Disambiguation of interferometric DOA estimates in vehicular passive radar | |
| JP6554737B2 (ja) | 伝搬時間測定装置 | |
| WO2014104299A1 (ja) | 車載レーダ装置 | |
| CN117518204A (zh) | 一种基于同源信号高隐蔽诱导式授时欺骗抑制方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A625 | Written request for application examination (by other person) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A625 Effective date: 20170426 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20171219 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20180216 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20180219 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20180703 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20180730 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6381134 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |